KR20190016116A - Method for increasing the volume capacity in a gas storage and discharge system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 우수한 중량 작업 용량 및 체적 용량을 갖는 다공성 가스 흡착제 모노리스, 본 개시사항의 다공성 가스 흡착제 모노리스를 포함하는 가스 저장 시스템, 이를 제조하는 방법 및 가스를 저장하는 방법을 제공한다. 다공성 가스 흡착제모노리스는 가스 흡착 물질 및 비-수성 바인더를 포함한다.The present invention provides a gas storage system comprising a porous gas sorbent monolith, porous gas sorbent monolith of the present disclosure having excellent work capacity and volume capacity, a method of manufacturing the same, and a method of storing gas. The porous gas adsorbent monolith includes a gas adsorbing material and a non-aqueous binder.
Description
본 출원은 2016 년 7 월 1 일에 출원된 미국 가출원 제62/357,613호, 및 2017 년 2 월 28 일에 출원된 미국 가출원 제62/464,955호에 대한 우선권을 주장하며, 두 가출원은 이들의 전체 내용이 본원에 참조로 포함된다. This application claims priority to U.S. Provisional Application No. 62 / 357,613, filed July 1, 2016, and U.S. Provisional Application No. 62 / 464,955, filed February 28, 2017, The contents of which are incorporated herein by reference.
본 개시사항은 가스 저장 시스템, 특히 개선된 저장 및 전달 용량을 갖는 흡착성 가스에 대한 다공성 가스 흡착성 모노리스 및 저장 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 설명은 흡착제 밀도(adsorbent density) 및 중량 작업 용량(gravimetric working capacity) 중 적어도 하나를 개선함으로써 흡착된 가스 저장 시스템 (예, 활성탄 함유 저장 시스템 또는 흡착성 모노리스-함유 저장 시스템을 포함하는 흡착된 천연 가스 저장 시스템으로부터의 천연 가스 저장 및 전달)의 작업 용량(working capacity) 또는 가역적 저장을 개선하는 방법을 제공한다. This disclosure relates to gas storage systems, and more particularly to porous gas adsorptive monoliths and storage systems for adsorbent gases having improved storage and delivery capacity. In addition, the present description can be applied to adsorbed gas storage systems (e. G., Activated carbon containing storage systems or adsorptive monolith-containing storage systems, including adsorbed < RTI ID = 0.0 & And a method for improving the working capacity or reversible storage of natural gas storage and delivery from natural gas storage systems.
흡착된 천연 가스 (ANG) 저장 시스템은 보다 낮은 작동 압력(operating pressures) 때문에 압축 천연 가스 (CNG) 실린더의 현재 사용에 대한 대안이다. 작동 압력의 감소는 가정 급유 유닛의 사용을 가능하게 하고, 압축 비용을 줄이며, 본질적으로 더 안전하다. 전형적으로, ANG 저장 시스템은 3,000 내지 3,600 psig 범위의 작동 압력을 갖는 CNG 실린더와 비교하여 1,000 psig 미만의 작동 압력을 갖는다. An adsorbed natural gas (ANG) storage system is an alternative to the current use of compressed natural gas (CNG) cylinders due to lower operating pressures. Reduction of the operating pressure enables the use of a home refueling unit, reduces compression costs, and is inherently safer. Typically, the ANG storage system has an operating pressure of less than 1,000 psig as compared to a CNG cylinder having an operating pressure in the range of 3,000 to 3,600 psig.
ANG 저장 시스템에서, 흡착제는 천연 가스 분자를 저장하는데 사용되며, 천연 가스 분자는 표면에 부착되고 흡착된 "응축상(condensed phase)"으로 특정한 분자-크기의 다공성을 채운다. 흡착제는 가스 실린더 안에 놓이거나, 가스 실린더가 흡착제 주위에 형성되고, 흡착제는 그 후, 퍼지(purge)되어 산소를 제거한다. 흡착제는 높은 체적 작업 용량(volumetric working capacity)을 나타내어야 하며, 흡착제에 저장된 가스에 대한 흡착제로부터 방출되는 가스의 비율은 이상적으로 1이어야 한다. ANG 저장 시스템에서 흡착제의 사용은 가스 실린더가 필적할만한 압력에서 빈 실린더에 비하여 더 큰 질량(mass)의 천연 가스를 보유할 수 있도록 한다. 이들 흡착제는 목재, 피트(peat), 석탄, 코코넛, 합성 또는 천연 중합체를 포함하는 다양한 원료 및 화학적 및/또는 열적 활성화를 포함하는 다양한 공정으로부터 활성탄을 포함한다. 나아가, 분자체, 다공성 알루미나, 기둥형 점토, 다공성 실리카, 제올라이트 및 금속 유기 골격(metal organic frameworks)을 포함하는 무기 흡착제가 사용될 수 있다.In the ANG storage system, the adsorbent is used to store natural gas molecules, which fill a specific molecular-sized porosity with a " condensed phase " attached to the surface and adsorbed. The adsorbent is placed in a gas cylinder, or a gas cylinder is formed around the adsorbent, and the adsorbent is then purged to remove oxygen. The adsorbent should exhibit a high volumetric working capacity and the ratio of the gas released from the adsorbent to the gas stored in the adsorbent should ideally be one. The use of an adsorbent in the ANG storage system allows the gas cylinder to retain a larger mass of natural gas relative to the empty cylinder at comparable pressures. These adsorbents include activated carbon from various sources including wood, peat, coal, coconut, synthetic or natural polymers, and various processes including chemical and / or thermal activation. Furthermore, inorganic adsorbents including molecular sieves, porous alumina, columnar clays, porous silica, zeolites and metal organic frameworks can be used.
고체의 표면에 대한 가스 분자의 흡착 및 이의 공극 내에서의 응축상의 형성은 발열 현상이다. ANG 적용에서, 1차 흡착은 반 데르 발스힘 또는 약력 상호 작용(weak force interactions)으로 알려져 있다. 가스 분자를 흡착하는 경우에, 분자는 자유도 (진동, 회전, 또는 병진(translational))가 감소하기 때문에, 열이 방출된다. 다량의 가스가 흡착되는 경우에, 방출되는 열의 양이 상당할 수 있다. 대조적으로, 가스 분자의 탈착은 흡열 공정이며, 이는 에너지 (즉, 열)가 가스 분자에 의해 흡착되는 것을 의미한다. 다시 말하지만, 상당한 양의 가스가 방출되는 경우에, 시스템에 상당한 온도 감소가 기록된다.Adsorption of gas molecules on the surface of the solid and formation of the condensation phase in the pores is a phenomenon of exotherm. In ANG applications, primary adsorption is known as van der Waals force or weak force interactions. In the case of adsorbing gas molecules, heat is released because the molecules have reduced degrees of freedom (vibrational, rotational, or translational). When a large amount of gas is adsorbed, the amount of heat released may be significant. In contrast, desorption of gas molecules is an endothermic process, which means that energy (i.e., heat) is adsorbed by the gas molecules. Again, when a significant amount of gas is released, a significant temperature reduction is recorded in the system.
천연 가스 중 가장 풍부한 성분인, 메탄은 3.8Å의 운동 직경(kinetic diameter)을 갖는다. 컴퓨터 시뮬레이션은 메탄을 저장하기 위한 흡착제의 이상적인 공극(pore) 크기 (예, 직경)가 약 9-12Å임을 제안한다. 역사적으로, 메탄 저장을 위한 흡착제에 대한 연구의 초점은 이 크기 범위에서 공극 체적(pore volume)을 최대화할 뿐만 아니라 약 9-12Å 공극 크기 범위를 중심으로 좁은 공극 크기 분포를 달성하는데 중점을 두었다. 예를 들어, US 5,965,483; US 5,416,056; US 5,372,619; US 5,614,460; US 5,710,092; US 5,837,741; US 6,626,981; US 5,626,637; US 8,691,177; US 8,158,556; US 8,500,889; US 8,915,989; US 5,401,472; US 9,102,691; US 7,060,653; US 5,998,647; US 7,662,746; US 8,231,712; US 2014/0018238; 및 WO 2014/0274659 참조할 수 있다.The most abundant component of natural gas, methane, has a kinetic diameter of 3.8 Å. The computer simulation suggests that the ideal pore size (e.g., diameter) of the adsorbent to store methane is about 9-12 ANGSTROM. Historically, the focus of research on adsorbents for methane storage has focused not only on maximizing the pore volume in this size range, but also on achieving a narrow pore size distribution around a pore size range of about 9-12 Å. See, for example, US 5,965,483; US 5,416,056; US 5,372,619; US 5,614,460; US 5,710,092; US 5,837,741; US 6,626,981; US 5,626,637; US 8,691,177; US 8,158,556; US 8,500,889; US 8,915,989; US 5,401,472; US 9,102,691; US 7,060,653; US 5,998,647; US 7,662,746; US 8,231,712; US 2014/0018238; And WO 2014/0274659.
약 9-12Å 크기 범위에서 공극 크기 분포를 향한 노력의 한 가지 한계는, 이는 저장을 최대화하는 반면, 이 공극 크기 범위는 주위 압력으로 감압되는 경우에, 전달된 가스와 상관 관계가 없다는 것이다. 실체적인 관점에서의 흡착제 성능은 총 가스 용량, 최대 작동 압력에서 저장된 가스의 총량을 능가하여야 하며, 주위 압력, 즉, 14.7 psi로 인출(drawn)되는 경우에, 방출되는 가스의 총량에 초점을 맞추어야 한다. 약 9-12Å 공극 크기의 좁은 공극 크기 분포는 가스 분자(gaseous molecules)를 둘러싼 탄소 표면의 효과로 인해 고압에서 주위 압력으로 감압되는 경우에, 본질적으로 더 많은 가스 분자를 보유한다. 또한, 천연 가스 조성물은 에탄, 부탄 및 프로판과 같은 보다 큰 크기의 분자를 함유하는 것으로 잘 알려져 있다. 천연 가스의 대표적인 조성은 메탄 89-95% 범위이다. 본 개시사항의 놀라운 측면은 메탄 단독에 반하여 천연 가스의 높은 작업 용량에 대해, 저장 영역 및 보다 큰 공극 (최대 25-30Å)의 공극의 분포가 감압 중에 방출 및 유출을 용이하게 한다는 놀랍고 예기치 않은 발견이다. 또한, 많은 재급유(refueling) 사이클에 걸쳐 초기 용량을 보다 잘 유지하기 위해 < 9Å 크기 공극 체적을 최소화하는 것이 놀랍고 예기치 않게 이로웠다. 27Å 크기, 그리고 심지어 50Å 크기 보다 큰 공극 체적이 저장 용량을 추가적으로 향상시키는 것은 또한 예상하지 못했다. 나아가, 흡착제의 공극 크기 분포를 9-12Å 범위에서 집중화하려는 많은 과거의 시도는 부분적으로 매우 좁은 공극 크기 분포 때문에 매우 복잡한 활성화 방법 및/또는 외래의 물질을 초래했다. 이러한 제조 방법의 사용은 비용이 매우 높고/높거나 경제적으로 규모를 증대시킬 수 있는 능력이 아직 증명되지 않았다. 일부 경우에, 흡착 물질의 개선된 체적 용량(volumetric capacity) 또는 체적 성능(volumetric performance) (GGE 당 흡착제의 L, 여기서 GGE는 U.S. Department of Energy Alternative Fuels Data Center에 따라 천연 가스 5.66 lb로 정의된 가솔린 갤런 당량(gasoline gallon equivalent)임(www.afdc.energy.gov/fuels/equivalency_methodology.html))을 가지나, 중량 작업 용량(gravimetric working capacity) 또는 중량 성능 (gravimetric performance) (GGE 당 흡착제의 lb)을 희생한다. 다른 경우에, 역(inverse)이 관찰되었는데, 즉, 중량 작업 용량은 감소된 체적 용량을 희생하여 증가되었다.One limitation of the effort towards pore size distribution in the range of about 9-12 ANGSTROM is that it maximizes storage while this pore size range is not correlated with the delivered gas when depressurized to ambient pressure. The adsorbent performance from an actual point of view should exceed the total amount of gas stored at the total gas capacity, the maximum operating pressure and should focus on the total amount of gas released when drawn at ambient pressure, ie 14.7 psi do. A narrow pore size distribution of about 9-12 A pore size inherently has more gas molecules when depressurized from high pressure to ambient pressure due to the effect of the carbon surface surrounding the gaseous molecules. In addition, natural gas compositions are well known for containing larger sized molecules such as ethane, butane and propane. A typical composition of natural gas is in the range of 89-95% methane. A surprising aspect of the present disclosure is the surprising and unexpected finding that the distribution of voids in the storage area and larger voids (up to 25-30 A) facilitates release and release during reduced pressure, to be. It was also surprisingly and unexpectedly advantageous to minimize the pore volume of < 9 A in order to better maintain the initial capacity over many refueling cycles. It was also unexpected that pore volumes greater than 27 ANGSTROM, and even greater than 50 ANGSTROM, would further enhance storage capacity. Furthermore, many past attempts to centralize the pore size distribution of adsorbents in the 9-12 angstroms have resulted in very complex activation methods and / or extraneous substances due to the very narrow pore size distribution. The use of this manufacturing method has not yet been proven to be very costly and / or capable of increasing scale either economically or economically. In some cases, improved volumetric capacity or volumetric performance of the adsorbent material (L of adsorbent per GGE, where GGE is the gasoline defined as 5.66 lbs of natural gas according to US Department of Energy Alternative Fuels Data Center) Gasoline gallon equivalent (www.afdc.energy.gov/fuels/equivalency_methodology.html), but gravimetric working capacity or gravimetric performance (lb of adsorbent per GGE) Sacrifice. In other cases, an inverse was observed, that is, the weight work capacity was increased at the expense of the reduced volume capacity.
보다 최근의 연구는 흡착제 용량을 향상시키는 것 이외에, 주위 압력에서 흡착 물질에 저장되거나 보유되는 가스의 양을 줄이는 방법을 결정하는 것에 초점을 두었다. 이를 수행하는 한 가지 방법은 시스템의 온도를 제어하는 것이다. 온도가 제어되면, 탱크가 감압되는 경우에, 즉 엔진에 연료를 공급할 때, 열을 적용하여 가스 분자의 방출을 용이하게 할 수 있다. 반대로, 탱크가 가압되는 경우에, 즉 ANG 탱크의 재급유 중에 열이 제거되어 지정된 작동 압력에서 저장된 가스의 양을 추가로 증가시킬 수 있다. 특정한 경우에, 탱크, 흡착제 또는 탱크 또는 흡착제에 적용되는 열 전도 특성을 포함하는 다른 첨가제에 적용되는 외부 에너지원의 사용이 제안되었다. 예를 들어, US 5,912,424; US 7,955,415; US 7,418,782; US 7,891,386; US 7,735,528; US 7,938,149; US 9,006,137; US 9,188,284; CN 2006/10013838; WO 2015/02262; US 2014/0290283; 및 US 2014/0290611를 참고할 수 있다. 이들 방법은 가스 분자의 방출의 향상시키거나 등온 조건에 가까운 흡착이 가능하게 하지만, 전체 시스템을 더욱 복잡하게 할 뿐만 아니라 중량 및 비용을 증가시킨다. 즉, 이들 방법은 언급된 단점으로 인해 상업적으로 실행 가능하다는 것이 아직 입증되지 않았다.More recent research has focused on determining how to reduce the amount of gas stored or retained in adsorbent material at ambient pressure, in addition to improving adsorbent capacity. One way to do this is to control the temperature of the system. Once the temperature is controlled, heat can be applied to facilitate the release of gas molecules when the tank is depressurized, i. E. When supplying fuel to the engine. Conversely, heat can be removed when the tank is pressurized, i.e., during refueling of the ANG tank, to further increase the amount of stored gas at the specified operating pressure. In certain cases, the use of an external energy source has been proposed which is applied to tanks, adsorbents or other additives including heat transfer properties applied to tanks or adsorbents. See, for example, US 5,912, 424; US 7,955,415; US 7,418,782; US 7,891,386; US 7,735,528; US 7,938,149; US 9,006,137; US 9,188,284; CN 2006/10013838; WO 2015/02262; US 2014/0290283; And US 2014/0290611. These methods improve the emission of gas molecules or allow adsorption close to isothermal conditions, but they add weight and cost as well as complicate the overall system. That is, it has not yet been proven that these methods are commercially viable due to the mentioned disadvantages.
공극 크기 분포에 초점을 맞춘 작업량에 비해, 상대적으로 간과된 흡착제의 속성은 흡착제의 구조이다. 오늘날 시장에 나와있는 대부분의 흡착제는 분말, 펠릿 및 과립의 세 가지 카테고리로 국한될 수 있다. 상기 카테고리의 크기는 전형적으로 0.025 내지 7 mm이다. 이러한 물질은 오버 헤드로부터 적재함으로써 이들의 패키지로 도입되며, 그 결과 무작위로 패키징 밀도가 생겨 흡착제가 기껏해야 콘테이너의 내부 체적의 약 64%를 차지하게 된다. 일부 경우에, 진동 디바이스를 상기 콘테이너에 사용하여 점유 체적을 65-70%까지 약간 증가시킬 수 있다. 그러나, 콘테이너의 약 1/3은 흡착제가 없이 남게 된다. 실린더의 내부 체적을 최대화하기 위해, 내부 형상을 반영하는, 보다 부합하는 구조가 요구되며, 이는 또한 진동 처리를 필요로 하는 입자성 물질 충전과 비교하여 충전(fill)을 더 쉽고 더 빠르게 한다. 일부 경우는 유기 바인더를 사용하여 탄소 입자 또는 탄소 섬유를 함께 부착시켜서 벌크 밀도를 높이거나 탄화가능한 바인더(carbonizable binders)를 사용한다. 예를 들어, US 5,614,460; US 5,837,741; US 6,030,698; US 6,207,264; US 6,475,411; US 6,626,981; US 2014/0120339; US 2015/0258487; US 2009/0229555 및 US 8,691,177 B2를 참고할 수 있다. 한편, 천연 가스 저장을 위한 경량 시스템(lighter weight system)은 부가 가치를 가질 것이다. 예를 들어, U.S. Department of Energy Office of Energy Efficiency 및 Renewable Energy's Vehicle Technologies Office (https://energy.gov/eere/vehicles/vehicle-technologies-office-lightweight-materials-cars-andtrucks)는 차량 무게의 10% 감소에 대하여 6-8%의 연비 향상을 추산하며, 이는 2000 Ib 차량에 대한 30 Ib 무게 감소에 대하여 약 1% 감소에 상응하므로, 연료 저장을 위해 적은 바인더 및 더 가벼운 무게의 흡착제를 선호한다. 따라서, 바람직하지만, 어려운 목표는 흡착제로 제조된 단순한 고밀도 물품과는 대조적으로, 제조가 쉽고, 비용이 저렴하며, 보다 우수하고 지속적인 천연 가스 저장 성능을 갖는 고밀하게 채워진 (packed) 흡착제로 제조된 경량의, 형상-순응의, 구조화된 물품이다.Compared to the workload focused on the pore size distribution, the property of the relatively neglected adsorbent is the structure of the adsorbent. Most adsorbents on the market today can be confined to three categories: powder, pellets and granules. The size of the category is typically 0.025 to 7 mm. These materials are introduced into their packages by loading them from overhead, resulting in a random packing density so that the adsorbent occupies at most about 64% of the inner volume of the container. In some cases, a vibrating device can be used in the container to slightly increase the occupied volume by 65-70%. However, about one-third of the container remains without adsorbent. In order to maximize the internal volume of the cylinder, a more conforming structure, which reflects the internal shape, is required, which also makes filling easier and faster, as compared to particulate filling which requires vibration treatment. In some cases, carbon particles or carbon fibers are attached together using an organic binder to increase the bulk density or to use carbonizable binders. See, for example, US 5,614,460; US 5,837,741; US 6,030,698; US 6,207,264; US 6,475,411; US 6,626,981; US 2014/0120339; US 2015/0258487; US 2009/0229555 and US 8,691,177 B2. On the other hand, lighter weight systems for natural gas storage will have added value. For example, U.S. Pat. The Department of Energy's Office of Energy Efficiency and Renewable Energy's Vehicle Technologies Office (https://energy.gov/eere/vehicles/vehicle-technologies-office-lightweight-materials-cars-andtrucks) -8% fuel economy improvement, which corresponds to a reduction of about 1% for a 30 Ib weight reduction for a 2000 Ib vehicle, so we prefer a smaller binder and lighter weight adsorbent for fuel storage. Thus, a preferred, but difficult, goal is to provide a lightweight, lightweight, lightweight, lightweight, lightweight, lightweight, lightweight, lightweight, Shaped, compliant, structured article.
많은 구조화된 물품에 대한 하나의 한계는 흡착제가 바인더 물질과 혼합되는 경우에 작업 용량이 감소한다는 것이다. 바인더 물질에 따라, 성능 감소 정도는 흡착제의 단순한 희석 정도를 능가한다. 천연 가스 흡착 및 탈착 성능의 감소는 관련 공극 크기 범위에서 공극의 폐쇄(occluding), 제한된 분자 확산 및 유출(effusion)을 야기하는 전체 공극 직경의 감소 및 흡착제 표면의 방해에 기인한 것으로 여겨진다. 카르복시메틸 셀룰로오스 (CMC), 메틸 셀룰로스, 방향족 술포네이트의 결정질 염, 폴리푸르푸릴 알코올 등을 포함하지만, 이로서 한정되지 않는 수용성 바인더 (예, 극성 바인더)와 같은 현재 사용되는 바인더는 수성 용매 및 흡착 물질과 혼합된다. 수성 용매는 바인더를 가용화하여 탄소 입자를 함께 부착시키는 작용을 하는 겔 에멀젼을 생성한다. 공정에 고유한, 다공성 및 표면적이 폐색되어 깔끔한 흡착제(neat adsorbent)의 저하된 성능이 초래된다. 수성 바인더에 대한 대안은 점토, 페놀 수지, 폴리아크릴레이트, 폴리 비닐 아세테이트, 폴리비닐리덴 클로라이드 (PVDC), 초-고 분자량 폴리에틸렌 (UHMWPE) 등과 같은 특정한 비-가용화, 비-수성 바인더(non-solubilized, non-aqueous binders)의 사용이다. 그러나, 바인더 그룹은 공극 차폐(blocking) 또는 공극 충전으로 인해 흡착제의 전체 다공성을 감소시키는 것으로 관찰되었다. 두 가지 바인더 그룹은 고온 (> 700℃)에서 전형적으로 탄화되거나 어닐링되는 바인더를 포함하며, 이는 공극 수축 및 공극 체적 손실을 야기한다. 누적 효과는 성분 흡착 물질에 비해 왜곡된 공극 크기 분포 및 열화된 공극 체적을 특징으로 하는 흡착 물품을 산출한다. 나아가, 특정한 경우에, 상기 제한은 상기 물품의 제조에 있어 왔다. 이들 특정한 경우에, 형상-특정의 물품(shape-specific articles)은 대량 생산에 이르는 규모 증대 비용과 결합하는 경우에, 부식성 가스 부산물 (예, 폴리비닐 클로라이드-타입 중합체의 탄화(carbonization)로부터의 분해 생성물)을 초래하는 고온에 대한 다중 열처리를 필요로 하며, 이들의 개작(adaptation)을 중단하거나 이들의 사용을 틈새 시장으로 좁혔다. One limitation to many structured articles is that the working capacity decreases when the adsorbent is mixed with the binder material. Depending on the binder material, the degree of performance reduction exceeds the simple dilution of the adsorbent. The reduction in natural gas adsorption and desorption performance is believed to be due to the reduction of the total pore diameter causing the occluding of the pores, limited molecular diffusion and effusion in the relevant pore size range, and the obstruction of the adsorbent surface. Currently used binders, such as, but not limited to, water soluble binders (e.g., polar binders), including but not limited to carboxymethyl cellulose (CMC), methyl cellulose, crystalline salts of aromatic sulfonates, polyfurfuryl alcohol, . The aqueous solvent produces a gel emulsion that solubilizes the binder and acts to attach the carbon particles together. Resulting in degraded performance of the neat adsorbent, which is inherent to the process, porous and surface-clogged. Alternatives to aqueous binders include certain non-solubilized, non-solubilized binders such as clays, phenolic resins, polyacrylates, polyvinyl acetate, polyvinylidene chloride (PVDC), ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) , non-aqueous binders. However, it has been observed that the binder group reduces the overall porosity of the adsorbent due to pore blocking or pore filling. The two groups of binders include binders that are typically carbonized or annealed at high temperatures (> 700 ° C), which causes void shrinkage and pore volume loss. The cumulative effect yields an adsorbed article characterized by a distorted pore size distribution and degraded pore volume relative to the component adsorbent material. Furthermore, in certain cases, the limitations have been in the manufacture of the article. In these particular cases, shape-specific articles are used in combination with the cost of scale-up to mass production, where the decomposition from corrosive gas by-products (e.g., carbonization of polyvinyl chloride-type polymers) Products), and they either stop their adaptation or narrow their use to a niche market.
나아가, 공극 수축을 야기하는 공정은 최종 성형 제품의 왜곡된 치수(distorted dimensions)를 초래한다. 이상적인 부품(part)은 탱크의 체적 용량을 최대화하기 위해 실린더의 내부 형상으로 형성될 수 있다. 이는 적용(application)에 중요한 것으로 여겨진다. 흡착제가 예를 들어, CMC (수성) 또는 PVDC (비-수성)에 의해 결합되는 경우, 건조 및/또는 탄화된 형상의 최종 치수는 초기 치수에 비하여 감소 및/또는 왜곡된다. 수축(shrinkage)이라고 불리는, 이 단점은 흡착제와 바인더의 계면에서 분자 수준의 화학적 작용(chemistry)을 제어할 수 없기 때문에 제어하기가 어렵다. 결론적인 효과(concluding effect)는 성형된 부품이 실린더에 설치되는 경우에, 가변 수축을 수용하기 위해 외벽과 내부 실린더 벽 사이에 상당한 추가적인 빈 공간이 있다. 감소된 체적 용량을 초과하여, 빈 공간이 결합된 흡착제가 실린더 내에서 움직이도록 하며, 이는 잠재적으로 감압된 가스에 동반된 입자를 이끌어 내고 탱크에서 흡착제가 적어지고 잠재적으로 다운스트림 라인을 막히게 할 수 있다. 누적 효과로 저장 용량이 현저하게 적어질 수 있다. 수축을 방지하는 한 가지 방법은 초기 부품에 특대 치수의 타겟(targets)을 채택하는 것이다. 그러나, 수축을 예측하기 어렵기 때문에, 일부 부품은 필연적으로 제조된 연료 탱크의 범위 내에 설치하기에는 너무 큰 최종 외부 치수를 가질 수 있다.Furthermore, the process that causes void shrinkage results in distorted dimensions of the final molded article. The ideal part can be formed into the internal shape of the cylinder to maximize the volume capacity of the tank. This is considered to be important to the application. When the adsorbent is bound by, for example, CMC (aqueous) or PVDC (non-aqueous), the final dimensions of the dried and / or carbonated features are reduced and / or distorted relative to the initial dimensions. This disadvantage, called shrinkage, is difficult to control because it can not control the chemical chemistry at the molecular level at the interface of the adsorbent and the binder. The concluding effect is that there is considerable additional void space between the outer wall and the inner cylinder wall to accommodate variable shrinkage when the molded part is installed in the cylinder. Exceeding the reduced volume capacity, the vacant space-bound adsorbent moves within the cylinder, which can lead to entrained particles in the potentially depressurized gas, reducing the adsorbent in the tank and potentially clogging the downstream line have. The storage capacity can be remarkably reduced due to the cumulative effect. One way to prevent shrinkage is to employ large-sized targets on the initial part. However, since shrinkage is difficult to predict, some components may inevitably have a final external dimension that is too large to fit within the range of fuel tanks produced.
따라서, 가스의 저장 용량을 감소시키지 않고, 종래의 바인더의 공정 도전 과제를 극복하고, 공정에서 형성될 때, 보다 신뢰성 있는 최종 물리적 치수 및 흡착 성능을 갖는, 본원에 기재된 비-수성 바인더를 갖는 다공성 가스 흡수 물품에 대한 필요성이 존재하며, 경량이고 개선된 흡착제 밀도, 높은 중량 작업 용량 모두를 가지며, 반복 급유에 의해 용량의 수준이 유지되는 흡착성 가스 저장 시스템 및 이를 제조하는 방법을 제공한다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a porous, non-aqueous binder having the non-aqueous binder described herein that does not reduce the storage capacity of the gas, overcomes the process challenges of conventional binders, and has more reliable final physical dimensions and adsorptive performance There is a need for a gas-absorbing article, a lightweight and improved adsorbent density, a high workload capacity, and a level of capacity maintained by repeated lubrication, and a method of making the same.
본 설명은 다공성 가스 흡착제 모노리스 (예, 활성탄 모노리스), 다공성 가스 흡착제 모노리스를 제조하는 방법, 및 이를 이용하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. 특히, 놀랍고 예상치 못하게도, 본원에 기재된 바와 같이, 약 9-27Å의 유의한 공극 체적을 특징으로 하는 가스 흡착 물질과 비-수성 바인더의 특정한 조합이 보다 우수하고 보다 예측 가능한 치수, 체적 용량 및/또는 중량 용량을 갖는 다공성 가스 흡착제 모노리스를 제공한다는 것이 발견되었다. The present disclosure relates to a method for manufacturing a porous gas adsorbent monolith (e.g., activated carbon monolith), a porous gas adsorbent monolith, and a method and system for utilizing the same. In particular, surprisingly and unexpectedly, it has been found that certain combinations of gas adsorbing material and non-aqueous binder characterized by a significant pore volume of about 9-27A, as described herein, provide better and more predictable dimensions, volume capacity and / Or weight capacity of the porous gas adsorbent monolith.
특정한 구현예에서, 공극의 약 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% 이상은 (사이의 모든 값 및 범위를 포함함) 9-27Å 범위이다. 특정한 구현예에서, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% 이상 (사이의 모든 값 및 범위를 포함함)을 초과하는 공극은 9-27Å의 범위이다. 특정한 구현예에서, 60%를 초과하는 공극은 9-27Å의 범위에 있다. 특정한 구현예에서, 70%를 초과하는 공극은 9-27Å의 범위에 있다. 특정한 구현예에서, 80%를 초과하는 공극은 9-27Å의 범위에 있다. 특정한 구현예에서, 90%를 초과하는 공극은 9-27Å의 범위에 있다. 특정한 구현예에서, 95%를 초과하는 공극은 9-27Å의 범위에 있다. 특정한 다른 구현예에서, 공극의 약 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% 이상 (사이의 모든 값 및 범위를 포함)은 약 12-27Å의 범위에 있다. 특정한 구현예에서, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% 이상을 초과하는 (사이의 모든 값 및 범위를 포함) 공극은 약 12-27Å의 범위이다. 특정한 구현예에서, 30%를 초과하는 공극은 12-27Å의 범위이다. 특정한 구현예에서, 40%를 초과하는 공극은 약 12-27Å의 범위이다. 특정한 구현예에서, 50%를 초과하는 공극은 약 12-27Å의 범위이다. 특정한 구현예에서, 60%를 초과하는 공극은 약 12-27Å의 범위이다. 특정한 구현예에서, 70%를 초과하는 공극은 약 12-27Å의 범위이다. 특정한 구현예에서, 80%를 초과하는 공극은 약 12-27Å의 범위이다. In certain embodiments, about 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% or more (including all values and ranges between) Lt; / RTI > In certain embodiments, voids in excess of 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% or more (including all values and ranges between) are in the range of 9-27A. In certain embodiments, voids in excess of 60% are in the range of 9-27A. In certain embodiments, voids in excess of 70% are in the range of 9-27A. In certain embodiments, voids in excess of 80% are in the range of 9-27A. In certain embodiments, voids in excess of 90% are in the range of 9-27A. In certain embodiments, voids in excess of 95% are in the range of 9-27A. In certain other embodiments, about 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% And is in the range of about 12-27 ANGSTROM. In certain embodiments, pores (including all values and ranges between) in excess of 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% or more are in the range of about 12-27A. In certain embodiments, voids in excess of 30% are in the range of 12-27A. In certain embodiments, voids in excess of 40% are in the range of about 12-27 ANGSTROM. In certain embodiments, pores greater than 50% are in the range of about 12-27 ANGSTROM. In certain embodiments, pores greater than 60% are in the range of about 12-27A. In certain embodiments, voids in excess of 70% are in the range of about 12-27A. In certain embodiments, voids in excess of 80% are in the range of about 12-27A.
예를 들어, 본원에 기재된 임의의 측면 또는 구현예에서, 모노리스는: 약 9Å 크기 보다 작은 공극에서 < 약 100 cc/L-M 체적; 약 9-27Å 크기의 공극에서 > 약 200 cc/L-M 체적; 약 27-490Å 크기의 공극에서 > 약 50 cc/L-M 체적; 또는 이의 조합 중 적어도 하나를 포함한다.For example, in any aspect or embodiment described herein, the monolith has: a volume of about 100 cc / L-M at a pore size of less than about 9 angstroms; ≫ about 200 cc / L-M volume at about 9-27 A pore size; ≫ about 50 cc / L-M volume in pores of about 27-490 ANGSTROM; Or a combination thereof.
본 개시사항의 일 측면은 미세다공성(microporous) 또는 나노다공성(nanoporous), 모노리스 탄소질 물품을 제공한다. 상기 물품은 본원에 기재된 바와 같이 가스 흡착 물질 및 "비-수성" 바인더를 포함한다. "비-수성(non-aqueous)"이란, 주로 기계적 접착 메커니즘에 의해 조밀한(dense), 흡착제 모노리스 구조에서 분말 흡착제를 고정시키고 결합시키는 바인더를 의미한다. 바인더는 에멀젼으로서, 용매 내에 분산액으로서 또는 건조 분말로서 첨가되고, 바인더는 겔의 형태가 아니거나 물일 수 있거나 또는 물이 아닐 수도 있는 용매에 의해 가용화되지 않는다. 특정한 구현예에서, 본 개시사항의 비-수성 바인더는 플루오로 중합체 (예, 폴리(비닐리덴 디플루오라이드)), 폴리테트라플루오로에틸렌, 플루오르화 에틸렌 프로필렌 또는 퍼플루오로알콕시 알칸), 폴리아미드 (예, 나일론-6,6' 또는 나일론-6), 폴리아미드, 피브릴화 셀룰로오스, 고-성능 플라스틱(high-performance plastic) (예, 폴리페닐렌 술파이드), 플루오로 중합체와의 공중합체, 폴리아미드와의 공중합체, 폴리이미드와의 공중합체, 고-성능 플라스틱과의 공중합체 또는 이의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 바인더이다. 고성능 플라스틱, 고성능 중합체 또는 고성능 열가소성 수지는 150℃ 이상의 연속 사용 온도(continuous service temperature)를 갖는 임의의 반-결정질(semi-crystalline) 또는 무정형 열가소성 수지일 수 있다. 특정한 구현예에서, 본 개시사항의 조성물의 비-수성 바인더는 15 wt% 이하의 양으로 존재한다. 일 구현예에서, 비-수성 바인더는 폴리테트라플루오로에틸렌이다. 본원에 기재된 임의의 측면 또는 구현예에서, 본 개시사항의 비-수성 바인더는 폴리테트라플루오로에틸렌의 형태이다. 다른 구현예에서, 본 개시사항의 비-수성 바인더는 10 wt% 이하 (예, 10 wt% 미만, 7 wt% 이하, 약 2.5 wt% 내지 7 wt% 또는 약 3 wt% 내지 약 7 wt%)의 양으로 존재한다.One aspect of the present disclosure provides a microporous or nanoporous, monolithic carbonaceous article. The article includes a gas adsorbing material and a " non-aqueous " binder as described herein. By " non-aqueous " is meant a binder which is primarily dense by mechanical bonding mechanisms and which binds and binds the powder adsorbent in the adsorbent monolith structure. The binder is added as an emulsion, as a dispersion in a solvent or as a dry powder, and the binder is not in the form of a gel, or may not be solubilized by a solvent, which may or may not be water. In certain embodiments, the non-aqueous binder of the present disclosure may include a fluoropolymer (e.g., poly (vinylidene difluoride)), polytetrafluoroethylene, fluorinated ethylene propylene or perfluoroalkoxyalkane, (E.g., nylon-6,6 'or nylon-6), polyamides, fibrillated cellulose, high-performance plastics (e.g., polyphenylene sulfide), copolymers with fluoropolymers , A copolymer with a polyamide, a copolymer with a polyimide, a copolymer with a high-performance plastic, or a combination thereof. The high performance plastic, high performance polymer or high performance thermoplastic resin may be any semi-crystalline or amorphous thermoplastic resin having a continuous service temperature of 150 ° C or higher. In certain embodiments, the non-aqueous binder of the composition of the present disclosure is present in an amount of 15 wt% or less. In one embodiment, the non-aqueous binder is polytetrafluoroethylene. In any aspect or embodiment described herein, the non-aqueous binder of the present disclosure is in the form of polytetrafluoroethylene. In other embodiments, the non-aqueous binders of the present disclosure may comprise up to 10 wt% (e.g., less than 10 wt%, 7 wt%, about 2.5 wt% to 7 wt%, or about 3 wt% to about 7 wt% ≪ / RTI >
이론에 제한되지 않고, 본원에 기재된 비-수성 바인더의 놀라운 이점은 마스크, 또는 흡착제 입자 외부 표면의 연속 코팅 없이, 그리고 바인더에 의한 내부 흡착제 입자 다공성의 오염을 최소화하면서, 기계적 접착 메카니즘을 통해 입자의 외부 표면에 분말 흡착제를 고정(immobilizing) 및 결합(bonding)시키는 속성으로 여겨진다. 기계적 접착이란, 본 개시사항에 기재된 비-수성 바인더가 온도 및/또는 압력의 부과로부터, 흡착제 입자 표면의 불규칙성에 어느 정도 합치하고, 그 후, 어떤 방식으로 경화되어, 결합되고(bonded), 고정된(immobilized) 흡착제 구조를 형성하는 것을 의미한다. 접착은 낮은 종횡비(aspect ratio) 형상의 입자 및/또는 보다 높은 종횡비의 섬유 형태의 바인더에 의한 흡착제와의 접촉에 의해 달성된다. 섬유 바인더는 보다 높은 종횡비로 첨가되거나 공정에 의해 생성될 수 있다. 예를 들어, 바인더 연화점 부근의 온도로, 전단 혼합 공정 단계 동안 블렌드의 가열 및 압축 몰딩(compression molding) 또는 압출 성형(extrusion shaping) 단계 동안 가열로 보다 낮은 종횡비의 바인더 성분으로부터 원하는 섬유 형상의 바인더 제조를 도울 수 있으며, 원하는 기계적 접착을 위한 바인더의 효율적인 사용을 도울 수 있다. 바인더의 적합한 선택, 및 성형 전에 바인더와 흡착제의 블렌드를 바람직하게 건조함으로써, 바람직하지 않은 수축이 방지되고, 모노리스의 원하는 목표 치수가 신뢰성 있게 그리고 재현성 있게 달성될 수 있다.Without wishing to be bound by theory, a surprising advantage of the non-aqueous binders described herein is that it is possible, without mechanical coating of the mask or the outer surface of the adsorbent particle, to minimize contamination of the inner adsorbent particle porosity by the binder, It is considered to be a property of immobilizing and bonding the powder adsorbent to the outer surface. Mechanical adhesion refers to the fact that the non-aqueous binder described in this disclosure conforms somewhat to the irregularities of the surface of the adsorbent particles from the imposition of temperature and / or pressure, and thereafter is cured in some way, bonded, To form an immobilized adsorbent structure. Adhesion is achieved by contact with the adsorbent by means of particles of low aspect ratio shape and / or binder in the form of fibers of higher aspect ratio. Fiber binders may be added at higher aspect ratios or may be produced by processes. For example, at a temperature in the vicinity of the binder softening point, during the heating and compression molding or extrusion shaping steps of the blend during the shear mixing process step, the desired fiber- And can assist in the efficient use of the binder for the desired mechanical bonding. By suitably selecting the binder and drying the blend of binder and adsorbent before molding, undesirable shrinkage is prevented and the desired target dimension of the monolith can be achieved reliably and reproducibly.
바인더 선택, 비교적 낮은 바인더 함량, 및 더 작은, 약 9-12Å 크기의 다공성에 집중되는 것과는 대조적으로 약 9-27Å 크기 범위의 상당한 다공성을 갖는 흡착제의 사용에 의한, 본 개시사항의 구현예의 추가적인 이점은 연료 저장 탱크의 무게가 더 낮다는 것이다. 즉, 특정한 구현예에서, 모노리스는 약 9Å 크기보다 작은 공극에서 < 약 100cc/L-M 체적; 약 9-27Å 크기의 공극에서 > 약 200 cc/L-M 체적; 약 27-490Å 크기의 공극에서 > 약 50 cc/L-M 체적; 또는 이의 조합 중 적어도 하나를 포함한다.Additional advantages of embodiments of the present disclosure, such as the use of adsorbents having significant porosity in the range of about 9-27 ANGSTROM in contrast to being concentrated in binder selectivity, relatively low binder content, and smaller, about 9-12 ANGSTROM porosity Is that the weight of the fuel storage tank is lower. That is, in certain embodiments, the monolith has a pore size of less than about 9 A < about 100 cc / L-M volume; ≫ about 200 cc / L-M volume at about 9-27 A pore size; ≫ about 50 cc / L-M volume in pores of about 27-490 ANGSTROM; Or a combination thereof.
일부 구현예에서, 가스 흡착 물질은 활성탄, 제올라이트, 다공성 실리카, 공유 결합 유기 골격 또는 금속 유기 골격으로 구성되는 군으로부터 선택된다. 특정한 구현예에서, 가스 흡착 물질은 적어도 85 wt% (예, 적어도 90 wt%, 90 wt% 초과, 적어도 93 wt%, 또는 93 wt% 초과)의 양으로 존재한다.In some embodiments, the gas adsorbing material is selected from the group consisting of activated carbon, zeolites, porous silica, covalent organic frameworks or metal organic frameworks. In certain embodiments, the gas adsorbent material is present in an amount of at least 85 wt% (e.g., at least 90 wt%, greater than 90 wt%, at least 93 wt%, or greater than 93 wt%).
추가적인 구현예에서, 가스 흡착 물질은 입자상 활성탄(particulate activated carbon)이다. 특정한 구현예에서, 활성탄은 예를 들어, 너트쉘, 코코넛 껍질, 피트(peat), 목재, 코이어(coir), 갈탄, 석탄, 석유 피치(petroleum pitch), 및 이의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택되는 탄소질 물질이다. 특정한 구현예에서, 활성탄은 분말 형태 또는 과립 형태이다.In a further embodiment, the gas adsorbing material is particulate activated carbon. In certain embodiments, activated carbon is selected from the group consisting of, for example, a nut shell, a coconut shell, a peat, a wood, a coir, a lignite, a coal, a petroleum pitch, Lt; / RTI > In certain embodiments, the activated carbon is in powder or granular form.
특정한 구현예에서, 활성탄 모노리스는 약 9Å 내지 약 27Å 크기 (즉, 직경) 범위의 공극에 대해 ≥ 0.5 cc/g의 공극 체적을 갖는다.In certain embodiments, the activated carbon monolith has a pore volume of ≥ 0.5 cc / g for pores ranging in size from about 9 Å to about 27 Å (ie, diameter).
다른 구현예에서, 모노리스는 적어도 0.4 g/cc의 파트 밀도(part density)를 갖는다. 일 구현예에서, 파트 밀도는 약 0.4 g/cc 내지 0.8 g/cc의 범위이다.In another embodiment, the monolith has a part density of at least 0.4 g / cc. In one embodiment, the part density ranges from about 0.4 g / cc to 0.8 g / cc.
특정한 구현예에서, 모노리스는 40 lbs/GGE (예, ≤ 30 lb/GGE) 이하의 작업 중량 용량 또는 중량 성능을 갖는다. 특정한 구현예에서, 작업 중량 용량은 28 lbs/GGE 이하이다.In certain embodiments, the monolith has a working weight capacity or weight performance of 40 lbs / GGE (e.g., < = 30 lb / GGE). In certain embodiments, the working weight capacity is 28 lbs / GGE or less.
추가적인 구현예에서, 모노리스는 35 L/GGE 이하의 체적 용량을 갖는다. 예를 들어, 체적 용량은 30 L/GGE 미만이거나 25 L/GGE 미만일 수 있다.In a further embodiment, the monolith has a volume capacity of 35 L / GGE or less. For example, the volumetric capacity may be less than 30 L / GGE or less than 25 L / GGE.
본 개시사항의 또 다른 측면은 다공성 가스 흡착제 모노리스의 제조 방법을 제공한다. 상기 방법은 본원에 기재된 바와 같이 가스 흡착 물질과 비-수성 바인더를 혼합하는 단계; 혼합물을 성형 구조물로 압축 또는 압출하는 단계; 및 상기 압축 또는 압출된 혼합물에 열을 적용하는 단계를 포함한다. 일 구현예에서, 상기 혼합물을 탱크에 위치시키고 그 후에 상기 혼합물을 압축하는 단계를 추가로 포함한다.Another aspect of the disclosure provides a method of making a porous gas sorbent monolith. The method comprising: mixing a gas adsorbing material and a non-aqueous binder as described herein; Compressing or extruding the mixture into a forming structure; And applying heat to the compacted or extruded mixture. In one embodiment, the method further comprises placing the mixture in a tank and then compressing the mixture.
본 개시사항의 다른 측면은 다공성 가스 흡착제 모노리스를 제조하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 본원에 기재된 바와 같이 가스 흡착 물질과 비-수성 바인더를 혼합하는 단계; 혼합물을 탱크에서 압축하는 단계; 및 압축된 혼합물 및/또는 탱크에 열을 적용하는 단계를 포함한다.Another aspect of the present disclosure provides a method of making a porous gas adsorbent monolith. The method comprising: mixing a gas adsorbing material and a non-aqueous binder as described herein; Compressing the mixture in a tank; And applying heat to the compressed mixture and / or the tank.
일부 구현예에서, 모노리스는 다음 중 적어도 하나를 갖는다: 본 개시사항의 비-수성 바인더는 플루오로 중합체, 폴리아미드, 피브릴화 셀룰로오스, 폴리이미드, 고-성능 플라스틱(high-performance plastic) (예, 폴리페닐렌 술파이드), 플루오로 중합체와의 공중합체 (예, 폴리(비닐리덴 디플루오라이드) 또는 폴리테트라 플루오로에틸렌), 나일론-6,6', 나일론-6', 폴리아미드와의 공중합체, 폴리이미드와의 공중합체, 고성능 플라스틱과의 공중합체로 구성되는 군으로부터 선택되거나; 또는 상기 가스 흡착 물질은 활성탄, 제올라이트, 다공성 실리카, 공유 결합 유기 골격 또는 금속 유기 골격으로 구성되는 군으로부터 선택된다.In some embodiments, the monolith has at least one of the following: a non-aqueous binder of the present disclosure is a fluoropolymer, a polyamide, a fibrillated cellulose, a polyimide, a high-performance plastic (e.g., , Polyphenylene sulfide), a copolymer with a fluoropolymer (e.g., poly (vinylidene difluoride) or polytetrafluoroethylene), nylon-6,6 ', nylon-6' A copolymer with a polyimide, a copolymer with a high-performance plastic; Or the gas adsorbing material is selected from the group consisting of activated carbon, zeolite, porous silica, covalent organic skeleton or metal organic skeleton.
일 구현예에서, 모노리스는 다음 중 적어도 하나를 갖는다: 가스 흡착 물질은 적어도 90 wt% (예, 적어도 93 wt%)의 양으로 존재하거나; 비-수성 바인더는 10 wt% 이하 (예, 7.5 wt% 이하, 7 wt% 이하, 약 2.5 wt% 내지 약 7 wt%, 또는 약 3 wt% 내지 약 7 wt%)의 양으로 존재하거나; 또는 이의 조합. In one embodiment, the monolith has at least one of the following: the gas adsorbing material is present in an amount of at least 90 wt% (e.g., at least 93 wt%); The non-aqueous binder is present in an amount of 10 wt% or less (e.g., 7.5 wt% or less, 7 wt% or less, about 2.5 wt% to about 7 wt%, or about 3 wt% to about 7 wt%); Or a combination thereof.
추가적인 구현예에서, 모노리스는 다음 중 적어도 하나를 갖는다: 적어도 0.4 g/cc의 파트 밀도(part density) (예컨대, 약 0.40 g/cc 내지 약 0.8 g/cc의 범위, 약 0.4 g/cc 또는 약 0.65 g/cc, 또는 약 0.4 g/cc 내지 약 0.6 g/cc); 40 lbs/GGE 이하 (예컨대, 30 lbs/GGE 이하 또는 28 lbs/GGE 이하)의 작업 중량 용량; 35 L/GGE 미만의 체적 용량 (예컨대, 30 L/GGE 미만 또는 25 L/GGE 미만); 가스 흡착 물질은 적어도 93 wt%로 존재하거나; 비-수성 바인더는 약 2.5 wt% 내지 약 7 wt%의 양으로 존재하거나; 약 9Å 내지 약 27Å 범위의 크기를 갖는 공극의 공극 체적은 ≥ 0.5 cc/g이거나; 또는 이의 조합.In a further embodiment, the monolith has at least one of the following: a part density of at least 0.4 g / cc (e.g. in the range of about 0.40 g / cc to about 0.8 g / cc, about 0.4 g / cc or about 0.65 g / cc, or about 0.4 g / cc to about 0.6 g / cc); A working weight capacity of less than 40 lbs / GGE (e.g., less than 30 lbs / GGE or less than 28 lbs / GGE); A volume capacity of less than 35 L / GGE (e.g., less than 30 L / GGE or less than 25 L / GGE); The gas adsorbent material is present in at least 93 wt%; The non-aqueous binder is present in an amount from about 2.5 wt% to about 7 wt%; The pore volume of a pore having a size ranging from about 9 A to about 27 A is ≥ 0.5 cc / g; Or a combination thereof.
특정한 구현예에서, 혼합물을 압축하는 단계는 적어도 1,250 psi의 압력을 적용하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 적용된 압력은 1,500 psi 보다 클 수 있다. In certain embodiments, compressing the mixture comprises applying a pressure of at least 1,250 psi. For example, the applied pressure may be greater than 1,500 psi.
특정한 구현예에서, 성형 구조물 또는 압출 형상은 실질적으로 실린더, 계란형 프리즘(oval prism), 큐브, 타원형 프리즘(elliptical prism), 직각형 프리즘 또는 불규칙한 형상 중 적어도 하나이다.In certain embodiments, the forming structure or extruded shape is substantially at least one of a cylinder, an oval prism, a cube, an elliptical prism, a right angled prism, or an irregular shape.
본 개시사항의 추가 측면은 가스 저장 시스템을 제공한다. 가스 저장 시스템은 내부에 배치된 엔벨로프(envelope) 또는 콘테이너 (즉, 탱크 또는 용기(vessel)) 및 내부에 배치된 본 개시사항의 다공성 가스 흡착제 모노리스 (예, 본원에 기재된 바와 같은 가스 흡착 물질 및 비-수성 바인더를 포함하는 모노리스)를 포함한다. 특정한 구현예에서, 엔벨로프 또는 콘테이너는 내부 치수 및 내부 체적을 갖는 바디(body)를 규정한다. 특정한 구현예에서, 흡착제는 엔벨로프 또는 콘테이너의 내부 체적의 약 80 내지 약 99%를 구성한다. 특정한 구현예에서, 콘테이너는 캐니스터(canister)이다.A further aspect of the present disclosure provides a gas storage system. The gas storage system may comprise an envelope or container (i.e., a tank or vessel) disposed therein and a porous gas adsorbent monolith of the present disclosure disposed therein (e.g., a gas adsorbent material as described herein and a non- - a monolith containing an aqueous binder). In certain embodiments, the envelope or container defines a body having an internal dimension and an internal volume. In certain embodiments, the adsorbent comprises about 80% to about 99% of the inner volume of the envelope or container. In certain embodiments, the container is a canister.
일 구현예에서, 콘테이너는 적어도 1,000 psi를 견딜 수 있도록 구성된다.In one embodiment, the container is configured to withstand at least 1,000 psi.
일부 구현예에서, 모노리스는 다음 중 적어도 하나를 갖는다: 본 개시사항의 비-수성 바인더는 플루오로 중합체, 폴리아미드, 폴리이미드, 피브릴화된 셀룰로오스, 고-성능 플라스틱 (예, 폴리페닐렌 술파이드), 플루오로 중합체와의 공중합체, 폴리아미드와의 공중합체, 폴리이미드와의 공중합체 또는 이의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 바인더이거나; 또는 상기 가스 흡착 물질은 활성탄, 제올라이트, 실리카, 공유 결합 유기 골격(covalent organic framework) 또는 금속 유기 골격(metal organic framework)으로 구성되는 군으로부터 선택된다. In some embodiments, the monolith has at least one of the following: a non-aqueous binder of the present disclosure is a fluoropolymer, a polyamide, a polyimide, a fibrillated cellulose, a high-performance plastic At least one binder selected from the group consisting of a copolymer with a fluoropolymer, a copolymer with a polyamide, a copolymer with a polyimide, or a combination thereof; Or the gas adsorbent material is selected from the group consisting of activated carbon, zeolites, silica, covalent organic frameworks or metal organic frameworks.
다른 구현예에서, 모노리스는 적어도 90 wt%의 양의 가스 흡착 물질; 및 10 wt% 이하의 양의 비-수성 바인더를 포함한다. In another embodiment, the monolith comprises a gas adsorbent material in an amount of at least 90 wt%; And a non-aqueous binder in an amount up to 10 wt%.
추가적인 구현예에서, 모노리스는 다음 중 적어도 하나를 갖는다: 적어도 0.4 g/cc의 파트 밀도(part density); 40 lbs/GGE 이하의 작업 중량 용량; 35 L/GGE 이하의 체적 용량, 또는 이의 조합.In a further embodiment, the monolith has at least one of the following: a part density of at least 0.4 g / cc; Working weight capacity less than 40 lbs / GGE; A volume capacity of less than 35 L / GGE, or a combination thereof.
선행하는 일반적인 이용 영역은 단지 예로서 제시된 것이며, 본 개시사항 및 첨부된 청구범위의 범위를 제한하려는 것은 아니다. 본 개시사항의 조성물, 방법 및 공정과 관련된 추가적인 목적 및 이점은 본원의 청구범위, 상세한 설명 및 실시예로부터 이 기술분야의 기술자에 의해 인식될 것이다. 예를 들어, 본 개시사항의 다양한 측면 및 구현예는 다양한 조합으로 이용될 수 있으며, 이들 모두는 본 설명에 의해 명백하게 고려된다. 이들 추가적인 이점, 목적 및 구현예는 본 개시사항의 범위 내에 명백하게 포함된다. 개시사항의 배경을 밝히기 위해 본원에 사용된 간행물 및 다른 자료, 및 실시에 관한 부가적인 상세한 사항을 제공하기 위한 특정한 사례는 모든 목적을 위해 그 전체가 참조로 포함된다. The preceding general usage areas are provided by way of example only and are not intended to limit the scope of the present disclosure and the appended claims. Additional objects and advantages associated with the compositions, methods, and processes of the present disclosure will be recognized by those skilled in the art from the claims, detailed description, and examples herein. For example, various aspects and implementations of the present disclosure may be utilized in various combinations, all of which are expressly contemplated by the present disclosure. These additional advantages, objects, and implementations are expressly included within the scope of this disclosure. The specific examples for providing publications and other data used herein to identify the background of the disclosure and additional details of implementation are incorporated by reference in their entirety for all purposes.
명세서에 편입되어 일부를 형성하는 첨부 도면은 본 개시사항의 몇몇 구현예를 설명하고, 설명과 함께, 본 개시사항의 원리를 설명하는 역할을 한다. 도면은 단지 본 개시사항의 구현예를 설명하기 위한 목적의 것이며, 본 발명을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 추가적인 목적, 특징 및 이점은 본 개시사항의 예시적인 구현예를 도시하는 첨부된 도면과 함께 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1a는 가스 저장 시스템의 빈 실린더 (즉, 탱크 또는 용기)를 도시하며;
도 1b는 가스 흡착제 펠렛이 내부에 함유된 가스 저장 시스템의 실린더 (즉, 탱크 또는 용기)를 도시하며;
도 1c는 형상-특정의(shape-specific) 가스 흡착 물질을 갖는 가스 저장 시스템의 실린더 (즉, 탱크 또는 용기)를 도시하며;
도 2는 본 개시사항의 모노리스를 제조하는 방법의 플로우 다이어그램이며;
도 3은 본 개시사항의 가스 저장 시스템을 도시하며;
도 4는 흡착제의 중량 퍼센트로 정규화된, 본 개시사항의 흡착제 및 각각의 모노리스에 대한 공극 체적 9-27Å (cc/g)을 나타내는 그래프이며;
도 5는 본 개시사항의 모노리스의 공극 체적 9-27Å과 가역적 천연 가스 저장 용량 (900 psig으로 가압되는 경우의, wt%)의 상관 관계를 나타내는 그래프이며;
도 6은 공극 체적 9-12Å과 가역적 천연 가스 저장 용량 (900 psig로 가압 되는 경우의, wt%)의 상관 관계를 나타내는 그래프이며;
도 7은 모노리스의 초기 형상 (즉, 다이의 내경)과 이후의 임의의 후속적인 가열 및/또는 건조 공정 단계 사이에서, 대체 바인더 배합물로 제조된 실린더형 퍽(puck) 모노리스에 의해 직면하는 치수 변화를 비교하며;
도 8은 모노리스의 초기 형상 (즉, 다이의 내경과 실린더의 초기 압축 또는 절단 길이)과 이후의 임의의 후속적인 가열 및/또는 건조 공정 단계 사이에서, 대체 바인더 배합물로 제조된 실린더형 퍽 모노리스에 의해 직면하는 체적 변화를 비교하며;
도 9는 모노리스 체적 기준으로 본 개시사항에 의한 예시적인 모노리스의 예시적인 공극 체적 및 회수 가능하거나(recoverable) 가역적인 저장 용량을 도시하며;
도 10은 무거운 미세다공성 비교예와 비교하여 본 개시사항의 더 적은 미세다공성 (< 9Å 크기) 실시예에 의한 반복되는 포화 및 퍼지(purge) 사이클에서의 가역적인 천연 가스 용량의 적은 열화(degradation)를 도시하며;
도 11은 본 개시사항의 더 적은 미세다공성 실시예에 의한 안정화된 가역적 용량과 비교하여 상당한 미세다공성 비교예에 의한 포화 및 퍼지 사이클의 10 사이클 후의 가역적 천연 가스 용량의 계속적인 열화를 도시하며;
도 12는 가역적 천연 가스 용량의 손실 퍼센트와 천연 가스에 대한 모노리스의 유지력(retentivity)과의 상관 관계를 도시하여 나타내는 그래프이며 (체적 모노리스 기준으로 본 개시사항의 실시예와 비교예 모두에 대한, 포화 용량, 가역적 용량 미만);
도 13은 체적 모노리스 기준으로 본 개시사항의 실시예 및 비교예 모두에 대한 테스트의 제 1 가압-감압 사이클에 대한 천연 가스에 대한 모노리스의 보유력 (포화 용량, 가역적 용량 미만)과 9Å 크기 미만의 공극 체적의 상관 관계를 도시하여 나타내는 그래프이며;
도 14는 체적 모노리스 기준으로 본 개시사항의 실시예 및 비교예 모두에 대한 중간 공극(mesopore) 체적 27-490Å 크기와 9Å 크기 미만의 공극 체적을 비교하여 나타내는 그래프이며;
도 15는 체적 모노리스 기준으로 본 개시사항의 실시예 및 비교예 모두에 대한 공극 체적 9-12Å 크기와 9Å 크기 미만의 공극 체적을 비교하여 나타내는 그래프이며; 그리고
도 16은 체적 모노리스 기준으로 본 개시사항의 실시예 및 비교예 모두에 대한 공극 체적 9-27Å 크기와 9Å 크기 미만의 공극 체적을 비교하여 나타내는 그래프이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate some embodiments of the disclosure and, together with the description, serve to explain the principles of the disclosure. The drawings are merely for the purpose of illustrating embodiments of the present disclosure and should not be construed as limiting the invention. Additional objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description, taken in conjunction with the accompanying drawings, which illustrate an exemplary embodiment of the present disclosure.
1A shows an empty cylinder (i.e., tank or vessel) of a gas storage system;
1B shows a cylinder (i.e., tank or vessel) of a gas storage system in which a gas adsorbent pellet is contained;
1C shows a cylinder (i.e., a tank or vessel) of a gas storage system having a shape-specific gas adsorbent material;
2 is a flow diagram of a method of manufacturing a monolith of the present disclosure;
Figure 3 shows the gas storage system of the present disclosure;
4 is a graph depicting the sorbent of the present disclosure and the pore volume for each monolith, 9-27 A (cc / g) normalized to the weight percent of adsorbent;
5 is a graph showing the correlation between the pore volume of the monolith of this disclosure 9-27A and the reversible natural gas storage capacity (wt% when pressurized to 900 psig);
Figure 6 is a graph showing the correlation of pore volume 9-12 ANGSTROM with reversible natural gas storage capacity (wt% when pressurized to 900 psig);
Figure 7 shows the dimensional change encountered by the cylindrical puck monolith fabricated in the alternative binder formulation between the initial shape of the monolith (i.e., die inner diameter) and any subsequent subsequent heating and / ≪ / RTI >
Figure 8 shows the relationship between the initial shape of the monolith (i.e., the initial diameter of the die and the length of the initial compression or cut of the cylinder) and any subsequent subsequent heating and / or drying process steps to a cylindrical puck monolith Compare the volume changes encountered by them;
Figure 9 shows an exemplary pore volume and recoverable reversible storage capacity of an exemplary monolith according to the present disclosure on a monolith volume basis;
Figure 10 shows the degradation of the reversible natural gas capacity in repeated saturation and purge cycles by the less microporous (< 9A in size) embodiment of this disclosure compared to the heavy microporous comparative example, Lt; / RTI >
Figure 11 shows the continuous deterioration of the reversible natural gas capacity after 10 cycles of saturation and purge cycles by a comparative microporous comparative example compared to the stabilized reversible capacity according to the less microporous embodiment of this disclosure;
Figure 12 is a graph showing the correlation between the percent loss of the reversible natural gas capacity and the retentivity of the monolith against natural gas (on a volumetric monolith basis, for both the examples of this disclosure and the comparative examples, Capacity, less than reversible capacity);
Figure 13 shows the retention (saturation capacity, less than reversible capacity) of the monolith against natural gas for the first pressurization-depressurization cycle of the test for both the examples of this disclosure and the comparative examples on a volumetric monolith basis, A graph showing the correlation of the volume;
FIG. 14 is a graph showing mesopore volumes of 27-490 ANGSTROM versus pore volumes less than 9 ANGSTROM for both the examples and comparative examples of the present disclosure on a volumetric monolith basis;
15 is a graph comparing pore volumes of 9-12 ANGSTROM to less than 9 ANGSTROM sizes for both the Examples and Comparative Examples of the present disclosure on a volumetric monolith basis; And
16 is a graph comparing pore volumes of 9-27 ANGSTROM to less than 9 ANGSTROM sizes for both the examples and comparative examples of this disclosure on a volumetric monolith basis.
다음은 본 개시사항을 실시할 때에 이 기술분야의 기술자를 돕기 위해 제공되는 상세한 설명이다. 이 기술분야의 통상의 기술자는 본 개시사항의 사상 또는 범위로부터 벗어나지 않으면서 본원에 기재된 구현예를 변형 및 변경할 수 있다. 본원에서 언급된 모든 간행물, 특허출원, 특허, 도면 및 다른 참조문헌은 이의 전체 내용이 참조로 명시적으로 포함된다.The following is a detailed description provided to assist one skilled in the art in practicing the present disclosure. Those of ordinary skill in the art will be able to modify and modify the embodiments described herein without departing from the spirit or scope of the disclosure. All publications, patent applications, patents, drawings and other references mentioned herein are expressly incorporated by reference in their entirety.
현재 기재되는 것은 가스 흡착제 모노리스 및 이의 제조 방법뿐만 아니라 이를 사용한 가스 저장 시스템이며, 이들 모두는 천연 가스를 저장 및 방출하는 흡착제의 요구되는 공극 크기 범위가 약 9Å 크기의 미세 공극 (micropores) 내지 약 27Å 크기의 중간 공극 (mesopores) 범위의 분포이어야 한다는 놀랍고도 예기치 못한 발견에 관한 것이다. 도 5에, 약 9Å 내지 약 27Å 크기의 공극 체적과 가역적인 천연 가스 저장 (중량%로, @ 900 psig) 사이의 강한 상관 관계가 언급된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 9-12Å의 공극 체적이 가역적 천연 가스 저장 (중량%로, @ 900 psig)에 대하여 그래프로 표시되는 경우에는 상관 관계가 분명하지 않다. 따라서, 이전의 천연 가스 저장 작업은 메탄, 이의 흡착과 그 가스에 대한 개선된 흡착 용량을 가질 수 있는 작은 미세 공극에 초점이 맞추어져 있었으나, 가역적 천연 가스 저장을 위한 흡착제의 더 우수한 디자인은 중간 공극 범위로 확장된 더 큰 크기의 공극을 고려해야 할 필요가 있다. 나아가, 전형적인 바인더는 이 미세 공극 크기 범위를 심각하게 폐색시키지만, 본 개시사항의 바인더의 사용은 상기한 바람직한 크기의 공극 또는 다공성을 중간 공극 범위로 심각하게 폐색시키지 않는다. 도 4에 도시된 바와 같이, 이전에 사용된 수성 바인더에 비해 본 개시사항의 비수성 바인더의 이점은 흡착제 성분의 9-27Å의 가장 바람직한 다공성이 결과인 모노리스 물품의 9-27Å 다공성에 어떻게 근접하는지 (즉, y = x 등가의 선(Line of Equivalence)에 더 가깝다)에서 매우 분명하며, 덜 가변적이다. 즉, 종래의 바인더와 비교하여, 본원에 기재된 바인더로 제조된 모노리스는 성분 흡착제의 바람직한 9-27Å 크기 공극 체적의 손실이 적고, 9-27Å 크기 공극 체적의 가변성이 적기 때문에 가변성이 적은 가역적 용량 성능을 갖는 모노리스를 산출한다. 또한, 아래에 예시된 바와 같이, 본 개시사항의 바인더는 천연 가스 연료 탱크의 내부 치수에 근접하고 확실하게 설치되도록 형성되는, 고밀도 모노리스 (즉, 모노리스의 흡착제 함량이 체적 기준으로 최대가 되는 모노리스)를 형성하는데 사용될 수 있다. 이 발견은 베이스 흡착제의 체적 용량 및 연료 저장 탱크의 용량을 실질적으로 향상시킨다. 본 개시사항은 또한 가스 저장 시스템의 내부 콘테이너/용기 체적을 최대화하기 위한 혼합된 흡착제의 고밀도 유형(tangible)의 전체 형상 및/또는 형태에 관한 것이다. 이들 유형의 전체 형상 및/또는 형태는 부품 성능을 최대화하면서, 바인더 희석 함량을 최소화하도록 형성된다.Currently described are gas sorbent monoliths and methods of making them, as well as gas storage systems using them, all of which require that the required pore size range of the adsorbent for storing and releasing natural gas be from about 9 A micropores to about 27 A And a surprising and unexpected discovery that it should be a distribution of mesopores in size. In FIG. 5, a strong correlation between pore volume of about 9 A to about 27 A size and reversible natural gas storage (@ 900 psig in weight) is mentioned. As shown in Fig. 6, the correlation is not clear when the pore volume of 9-12A is plotted against the reversible natural gas storage (@ 900 psig in weight%). Thus, prior natural gas storage operations have focused on methane, its adsorption and small micropores that may have an improved adsorption capacity for the gas, but a better design of the adsorbent for reversible natural gas storage, There is a need to consider larger size pores that extend into the range. Further, while typical binders seriously occlude this micropore size range, the use of the binders of this disclosure does not seriously occlude voids or porosity of the preferred size described above in the mesopore range. As shown in FIG. 4, the advantage of the non-aqueous binder of the present disclosure over the previously used aqueous binder is how close to the 9-27 A porosity of the resulting monolith article is the most preferred porosity of 9-27 A of the adsorbent component (I.e., y = x is closer to the Line of Equivalence) and is less variable. That is, compared to conventional binders, monoliths made with the binders described herein exhibit less loss of pore volume of 9-27 A preferred size of the component adsorbent and less variability of pore volume of 9-27 ANGSTROM, ≪ / RTI > Also, as illustrated below, the binder of the present disclosure is a high density monolith (i.e., a monolith with a maximum adsorbent content of the monolith) that is formed to be close to and securely installed within the interior dimensions of a natural gas fuel tank, / RTI > This finding substantially improves the volume capacity of the base adsorbent and the capacity of the fuel storage tank. The present disclosure also relates to the overall shape and / or shape of the high density tangible of the mixed adsorbent to maximize the internal container / vessel volume of the gas storage system. The overall shape and / or shape of these types are shaped to minimize binder dilution, while maximizing component performance.
값의 범위가 제공되는 경우에, 해당 범위의 상한과 하한 사이에서, 문맥이 명확하게 달리 지시하지 않는 한, 하한의 단위의 1/10까지의 각 중간 값 (예컨대, 다수의 탄소 원자를 함유하는 그룹의 경우에는 범위 내에 속하는 각 탄소 원자 수가 제공되는 경우) 및 해당하는 제시된 범위 내의 임의의 다른 제시된 값 또는 중간 값이 본 발명 내에 포함되는 것으로 이해된다. 이들 더 작은 범위의 상한과 하한은 독립적으로 더 작은 범위에 포함될 수 있으며, 또한 제시된 범위 내의 임의의 구체적으로 배제된 한계를 적용하여, 본 발명 내에 포함된다. 제시된 범위는 한계 중 하나 또는 양자를 포함하며, 또한 이러한 포함된 한계 중 어느 하나 또는 양자를 배제하는 범위도 본 발명에 포함된다.Where a range of values is provided, between the upper and lower limits of the range, each intermediate value up to 1/10 of the lower limit of the unit (e.g., In the case of a group, the number of each carbon atom within the range is provided), and any other stated or intermediate value within the stated range is understood to be encompassed within the present invention. The upper and lower limits of these smaller ranges can be independently included in smaller ranges and are also encompassed within the invention by applying any specifically excluded limit within the ranges provided. The ranges disclosed include one or both of the limits, and ranges excluding either or both of these included limits are also encompassed by the present invention.
다음의 용어는 본 개시사항을 기재하는데 사용된다. 본원에 사용되는 모든 기술 및 과학 용어는, 달리 정의되지 않는 한, 본 개시사항이 속하는 이 기술분야의 통상의 기술자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본 설명에서 사용된 용어는 특정한 구현예를 기재하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하려는 것은 아니다. The following terms are used to describe the present disclosure. All technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this disclosure belongs unless otherwise defined. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments and is not intended to be limiting of the invention.
본원 및 첨부의 청구범위에서 사용되는 바와 같은 단수 표현은, 문맥이 명확하게 달리 지시하지 않는 한, 관사의 문법적인 대상의 하나 또는 그 보다 많은 것 (즉, 적어도 하나)을 지칭하기 위하여 본원에 사용된다. 예로서, "일 요소"는 하나의 요소 또는 하나 보다 많은 요소를 의미한다.The singular presentation as used herein and in the appended claims is intended to be used herein to refer to one or more (i. E., At least one) of the grammatical object of the article, unless the context clearly dictates otherwise. do. By way of example, " one element " means one element or more than one element.
본 명세서와 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 문구 "및/또는"은 결합된 요소, 즉 일부 경우에는 결합적으로 존재하고 다른 경우에는 분리적으로 존재하는 요소 중 "어느 하나 또는 모두"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. "및/또는"으로 열거된 복수의 요소는 동일한 방식으로, 즉 그렇게 결합된 요소 중 "하나 이상"으로 해석되어야 한다. 구체적으로 식별된 해당 요소와 관련되거나 관련되지 않거나 간에, "및/또는" 절에 의하여 구체적으로 식별된 요소 이외의 다른 요소가 임의로 존재할 수 있다. 따라서, 비제한적인 예로서, "포함하는(comprising)"과 같은 개방형-문미(open-end) 언어와 연관되어 사용되는 경우에, "A 및/또는 B"를 언급하는 것은 일 구현예에서는 A만 (임의로 B가 아닌 요소를 포함함)을 지칭하며; 다른 구현예에서는 B만 (임의로 A가 아닌 요소를 포함함)을 지칭하고; 또 다른 구현예서는 A 및 B 모두 (임의로 다른 요소를 포함함); 등을 언급할 수 있다.As used herein and in the appended claims, the phrase " and / or " means a combined element, that is, either or both of the elements present in combination in some cases and separately present in other cases . The plural elements recited as " and / or " should be construed in the same manner, i.e., as " one or more " Any element other than those specifically identified by the " and / or " clause may optionally exist, whether or not related to the specifically identified element. Thus, as a non-limiting example, when used in connection with an open-end language such as " comprising ", referring to " A and / or B " (Optionally including non-B elements); In another embodiment B alone (including any non-A element); Yet another embodiment includes both A and B (optionally including other elements); And so on.
본 명세서 및 청구범위에서 사용되는 바와 같이, "또는"은 상기에 정의된 "및/또는"과 같은 의미를 갖는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 목록에서 물품을 분리하는 경우에, "또는"이나 "및/또는"은 포함하는 것으로, 즉, 요소의 목록 또는 많은 요소, 및 임의로, 추가적으로 열거되지 않은 물품 중 적어도 하나를 포함하는 것뿐 아니라, 하나 보다 많은 것을 포함하는 것으로 해석될 것이다. 반대로 단지 용어를 명확하게 나타내면, 예컨대 "단지 하나" 또는 "정확히 하나(exactly one of)", 또는 청구범위에 사용되는 경우에, "구성되는(consisting of)"은 많은 요소 또는 요소의 목록의 정확히 하나의 요소를 포함하는 것을 지칭할 것이다. 일반적으로, 본원에 사용되는 바와 같은 용어 "또는"은 "어느 하나", "중 하나", "단지 하나" 또는 "정확히 하나"와 같은 배제성 용어가 선행되는 경우에 배제성 선택 표현 (즉, "하나 또는 다른 하나이지만 모두가 아닌")을 나타내는 것으로 단지 해석되어야 한다.As used in the specification and claims, " or " should be understood to have the same meaning as " and / or " as defined above. For example, when separating an article from a list, the term " or " or " and / or " includes, that is, a list of elements or any number of elements, It will be interpreted to include more than one. On the contrary, unless the context clearly dictates otherwise, such as "exactly one" or "exactly one of," or in the claims, the term "consisting of" Will refer to including one element. In general, the term " or " as used herein refers to an exclusionary selection expression (i. E., If an exclusion term is preceded by " any one, " "Quot; one or the other but not all ").
상기 명세서뿐만 아니라 청구범위에서, "포함하는(comprising)", "포함하는(including)", "지니는(carrying)", "갖는(having)", "함유하는(containing)", "포함하는(involving)", "보유하는(holding)", "로 구성되는(composed of)" 등과 같은 모든 연결구는 개방된-문미로서, 즉 포함하나 제한되지 않는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 단지 "로 구성되는(consisting of)" 및 "로 필수적으로 구성되는(consisting essentially of)"의 연결구만이, 특허심사절차의 미국 특허청 매뉴얼, 섹션 2111.03에 제시된 바와 같이, 각각 폐쇄 어구 또는 반-폐쇄 연결구이다.In the claims, as well as in the specification, the terms "comprising," "including," "carrying," "having," "containing, involving, "" holding, "" composed of, "and the like are to be understood as being open-ended, ie, including but not limited to. Only "consisting of" and "consisting essentially of" linkages are provided for each closed closure or semi-closure, as set forth in Section 2111.03 of the United States Patent and Trademark Office, It is a connector.
본 명세서와 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 하나 이상의 요소의 목록에 대한 언급에서, 어구 "적어도 하나"는 요소의 목록 내의 어느 하나 이상의 요소로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 의미하지만, 요소의 목록 내에 구체적으로 열거된 각각 그리고 모든 요소의 적어도 하나를 반드시 포함하지 않으며 요소의 목록 내의 요소의 임의의 조합을 배제하지 않는 의미로 이해되어야 한다. 이 정의는 또한 구체적으로 식별된 요소와 관련되거나 관련되지 않고, 어구 "적어도 하나"가 언급하는 요소의 목록 내에서 구체적으로 식별되는 요소와는 다른 요소가 임의로 존재할 수 있게 한다. 따라서, 비제한적인 예로서, "A와 B 중 적어도 하나"(또는 균등하게, "A 또는 B 중 적어도 하나", 또는 균등하게, "A 및/또는 B 중 적어도 하나")는, 일 구현예에서는 B가 없고 하나보다 많은 A를 임의로 포함하는 (그리고 임의로 B가 아닌 요소를 포함하는) 적어도 하나; 다른 구현예에서는 A가 없고 하나보다 많은 B를 임의로 포함하는 (그리고 임의로 A가 아닌 요소를 포함하는) 적어도 하나; 및 또 다른 구현예에서는 하나보다 많은 A를 임의로 포함하는, 그리고 하나보다 많은 B를 임의로 포함하는 (그리고 임의로 다른 요소를 포함하는) 적어도 하나; 등을 지칭할 수 있다.As used in this specification and claims, the phrase " at least one, " in referring to the list of one or more elements means at least one element selected from any one or more elements in the list of elements, And does not exclude any combination of elements within the list of elements. This definition is also not related to or specifically related to the identified element, and allows elements other than those specifically identified in the list of elements to which the phrase " at least one " refers. Thus, as a non-limiting example, "at least one of A and B" (or equivalently, "at least one of A or B," or equally, "at least one of A and / At least one with no B and optionally including more than one A (and optionally including non-B elements); In another embodiment at least one that does not have A and optionally includes more than one B (and optionally includes non-A elements); And in yet another embodiment at least one, optionally including more than one, and optionally including more than one (and optionally including other elements); And so on.
또한, 하나보다 많은 단계 또는 행위를 포함하는 본원에서 기재되는 특정한 방법에서, 방법의 단계 또는 행위의 순서는 문맥이 달리 나타내지 않는 한 방법의 단계 또는 행위가 열거된 순서에 반드시 제한되지 않는 것이 이해되어야 한다.It is also to be understood that in the specific methods described herein that involve more than one step or act, the order of steps or acts of the method is not necessarily limited to the order in which the steps or acts of the method are expressed, unless the context expressly indicates otherwise do.
일 측면에 따르면, 본 개시사항은 가스를 저장하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 가스를 ≤ 40 lbs/GGE의 작업 중력 용량 및/또는 35 L/GGE 이하의 체적 용량을 갖는 적어도 하나의 다공성 가스 흡착제 모노리스와 접촉시키는 단계를 포함한다. 다공성 가스 흡착제 모노리스는 적어도 0.4 g/cc의 파트 밀도를 가질 수 있다. 특정한 구현예에서, 작업 중력 용량은 ≤ 30 lbs/GGE (예, ≤ 28 lbs/GGE) 및/또는 체적 용량은 ≤ 32 L/GGE (예, ≤ 30 L/GGE)이다.According to one aspect, the present disclosure provides a method of storing gas. The method includes contacting the gas with at least one porous gas sorbent monolith having a working gravity capacity of? 40 lbs / GGE and / or a volume capacity of less than 35 L / GGE. The porous gas adsorbent monolith may have a part density of at least 0.4 g / cc. In certain embodiments, the working gravity capacity is ≦ 30 lbs / GGE (eg, ≦ 28 lbs / GGE) and / or the volume capacity is ≦ 32 L / GGE (eg, ≦ 30 L / GGE).
본 명세서 및 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 용어 "모노리스"는 본원에 기재된 형성된 흡착제 구조물 및 이의 기능적 단편(fragments)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.As used in this specification and the claims, the term " monolith " should be understood to include the formed adsorbent structures described herein and functional fragments thereof.
일부 구현예에서, 다공성 가스 흡착제 모노리스는 본원에 기재된 바와 같은 가스 흡착 물질 (예, 활성탄, 제올라이트, 실리카, 공유 결합 유기 골격, 또는 금속 유기 골격 중 적어도 하나) 및 비-수성 바인더 (예, 플루오로 중합체, 폴리아미드, 폴리이미드, 고-성능 플라스틱, 피브릴화 셀룰로오스, 플루오로 중합체와의 공중합체, 폴리아미드와의 공중합체, 폴리이미드와의 공중합체, 고-성능 플라스틱과의 공중합체, 또는 이의 조합)을 포함한다. 본원에 기재된 임의의 측면 또는 구현예에서, 본원에 기재된 비-수성 바인더는 융합제/바인더이다. 플루오로 중합체는 폴리(비닐리덴 디플루오라이드), 폴리테트라플루오로에틸렌, 퍼플루오로알콕시 알칸 및 플루오르화 에틸렌 프로필렌으로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다. 본원에 기재된 임의의 측면 또는 구현예에서, 본 개시사항의 발명의 비-수성 바인더는 폴리테트라플루오로에틸렌 또는 이의 유도체이다. 폴리아미드는 나일론 (예, 나일론-6,6' 및 나일론-6)으로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다. 본원에 기재된 임의의 측면 또는 구현예에서, 본 개시사항의 비-수성 바인더는 모노리스/혼합물의 성분 중 적어도 일부에 융합(fuses)한다. 폴리이미드는 이무수물 중합체 전구체로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다. 고-성능 플라스틱은 폴리페닐렌 술파이드, 폴리케톤, 폴리술폰 및 액정 중합체로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다. 특정한 구현예에서, 비-수성 바인더는 15 wt% 이하의 양으로 존재하고 및/또는 가스 흡착 물질은 적어도 85 wt%의 양으로 존재한다. 활성탄은 목재, 피트 모스(peat moss), 코코넛 껍질, 석탄, 호두 껍질, 합성 중합체 및/또는 천연 중합체로부터 유래될 수 있고 및/또는 약 1800 m2/g 이상의 BET 표면을 가질 수 있다. 일 구현예에서, 활성탄은 열적으로 활성화되거나, 화학적으로 활성화되거나, 또는 이의 조합이다.In some embodiments, the porous gas adsorbent monolith can be a gas adsorbent material (e.g., at least one of activated carbon, zeolite, silica, covalent organic framework, or metal organic framework) and a non-aqueous binder Polymers, polyamides, polyimides, high-performance plastics, fibrillated celluloses, copolymers with fluoropolymers, copolymers with polyamides, copolymers with polyimides, copolymers with high- Combinations thereof). In any aspect or embodiment described herein, the non-aqueous binder described herein is a fusing agent / binder. The fluoropolymer may be selected from the group consisting of poly (vinylidene difluoride), polytetrafluoroethylene, perfluoroalkoxyalkane, and fluorinated ethylene propylene. In any aspect or embodiment described herein, the non-aqueous binder of the present invention of the present disclosure is polytetrafluoroethylene or a derivative thereof. The polyamide may be selected from the group consisting of nylons (e.g., nylon-6,6 'and nylon-6). In any aspect or embodiment described herein, the non-aqueous binder of the present disclosure fuses to at least a portion of the components of the monolith / mixture. The polyimide may be selected from the group consisting of dianhydride polymer precursors. High-performance plastics may be selected from the group consisting of polyphenylene sulfide, polyketone, polysulfone, and liquid crystal polymers. In certain embodiments, the non-aqueous binder is present in an amount of up to 15 wt% and / or the gas adsorbing material is present in an amount of at least 85 wt%. The activated carbon may be derived from wood, peat moss, coconut shells, coal, walnut shells, synthetic polymers and / or natural polymers and / or may have a BET surface of at least about 1800 m 2 / g. In one embodiment, the activated carbon is thermally activated, chemically activated, or a combination thereof.
일 측면에서, 본 개시사항은 본 개시사항에 기재된 바와 같이 가스 흡착 물질 및 비-수성 바인더를 포함하는 고도의 흡착성 모노리스 물품을 제공한다. 일 구현예에서, 모노리스는 다음 중 적어도 하나를 갖는다: 적어도 0.4 g/cc의 파트 밀도; 40 lbs/GGE 이하의 작업 중량 용량; 35 L/GGE 미만의 체적 용량; 가스 흡착 물질은 적어도 90 wt% 이하(예, 적어도 92 wt% 또는 적어도 93 wt%)로 존재하며; 비-수성 바인더는 10 wt% 미만 (예, 약 2.5 wt% 내지 약 7 wt% 또는 7 wt% 이하)의 양으로 존재하거나; 또는 이의 조합. In one aspect, the present disclosure provides a highly adsorptive monolith article comprising a gas adsorbing material and a non-aqueous binder as described in this disclosure. In one embodiment, the monolith has at least one of the following: a part density of at least 0.4 g / cc; Working weight capacity less than 40 lbs / GGE; Volume capacity less than 35 L / GGE; The gas sorbent material is present in an amount of at least 90 wt% (e.g., at least 92 wt% or at least 93 wt%); The non-aqueous binder is present in an amount less than 10 wt% (e.g., from about 2.5 wt% to about 7 wt% or 7 wt% or less); Or a combination thereof.
다른 측면에서, 본 개시사항은 가스 흡착 물질을 포함하는 고도의 흡착성 모노리스 물품을 제공하며, 여기서 상기 모노리스는 40 lbs/GGE 이하의 작업 중량 용량 및/또는 35 L/GGE 미만의 체적 용량을 갖는다. 더욱이, 모노리스는 적어도 0.4 g/cc의 파트 밀도를 가질 수 있다. 다른 구현예에서, 모노리스는 본원에 기재된 바와 같이, 비-수성 바인더를 추가로 포함한다. 예를 들어, 본원에 기재된 임의의 측면 또는 구현예에서, 본 개시사항의 비-수성 바인더는 폴리테트라플루오로에틸렌이거나, 이로부터 유래된다. In another aspect, the present disclosure provides a highly adsorptive monolith article comprising a gas adsorbent material, wherein the monolith has a working weight capacity of less than 40 lbs / GGE and / or a volume capacity of less than 35 L / GGE. Moreover, the monolith may have a part density of at least 0.4 g / cc. In another embodiment, the monolith further comprises a non-aqueous binder, as described herein. For example, in any aspect or embodiment described herein, the non-aqueous binder of the present disclosure is polytetrafluoroethylene, or is derived therefrom.
본원에 기재된 임의의 측면 또는 구현예에서, 흡착제 모노리스는: 약 9Å 크기 또는 직경 보다 작은 공극에서 < 약 100 cc/L-M 체적; 약 9-27Å 크기 또는 직경의 공극에서 > 약 200 cc/L-M 체적; 약 27-490Å 크기 또는 직경의 공극에서 > 약 50 cc/L-M 체적; 또는 이의 조합 중 적어도 하나를 포함한다. 예를 들어, 모노리스 또는 물품의 약 9-27Å 크기의 공극은 > 약 200 cc/L-M, > 약 210 cc/L-M, > 약 220 cc/L-M, > 약 230 cc/L-M, > 약 240 cc/L-M, > 약 250 cc/L-M, > 약 260 cc/L-M, > 약 270 cc/L-M, 또는 > 275 cc/L-M의 체적을 가질 수 있다. 모노리스 또는 물품의 약 9Å 미만의 공극은 < 약 100 cc/L-M, < 약 98 cc/L-M, < 약 95 cc/L-M, < 약 90 cc/L-M, 또는 < 약 85 cc/L-M의 체적을 가질 수 있다. 모노리스 또는 물품의 약 27-490Å의 공극은 > 약 50 cc/L-M, > 약 55 cc/L-M, > 약 60 cc/L-M, 또는 > 약 65 cc/L-M의 공극 체적을 가질 수 있다. In any of the aspects or embodiments described herein, the adsorbent monolith has: a volume of about 100 cc / L-M at a pore size of about 9 A or smaller than the diameter; About < RTI ID = 0.0 > 200 cc / L-M < / RTI > volume at a pore size of about 9-27A or diameter; About 50 cc / L-M volume at a pore size of about 27-490 ANGSTROM or diameter; Or a combination thereof. For example, a pore size of about 9-27 ANGSTROM of the monolith or article may be> about 200 cc / LM,> about 210 cc / LM,> about 220 cc / LM,> about 230 cc / LM,> about 240 cc / ,> About 250 cc / LM,> about 260 cc / LM,> about 270 cc / LM, or> 275 cc / LM. Pores of less than about 9 Å of the monolith or article can have a volume of about 100 cc / LM, about 98 cc / LM, about 95 cc / LM, about 90 cc / LM, or about 85 cc / have. A pore size of about 27-490 A of the monolith or article may have a pore volume of> about 50 cc / L-M,> about 55 cc / L-M,> about 60 cc / L-M or> about 65 cc / L-M.
일 구현예에서, 본 개시사항의 비-수성 바인더는 플루오로 중합체 (예, 폴리(비닐리덴 디플루오라이드), 폴리테트라플루오로에틸렌, 퍼플루오로알콕시 알칸, 또는 플루오르화 에틸렌 프로필렌), 폴리아미드 (예, 나일론-6,6'또는 나일론-6), 폴리아미드, 고-성능 플라스틱 (예, 폴리페닐렌 술파이드), 플루오로 중합체와의 공중합체, 폴리아미드와의 공중합체, 폴리이미드와의 공중합체, 고-성능 플라스틱과의 공중합체 또는 이의 조합 중 적어도 하나이다. 특정한 구현예에서, 본 개시사항의 조성물의 비-수성 바인더는 10 wt% 이하의 양으로 존재한다. 예를 들어, 본 개시사항의 조성물의 비-수성 바인더는 약 2.5 내지 약 10 wt%, 약 5.0 내지 약 10 wt%, 약 7.5 wt% 내지 약 10 wt%, 약 9 내지 약 10 wt%, 약 2.5 내지 약 8 wt%, 약 5.0 내지 약 8 wt%, 약 6.5 wt% 내지 약 8 wt%, 약 2.5 내지 약 7 wt%, 약 5.0 내지 약 7 wt%, 약 2.5 내지 약 5.0 wt%, 또는 2.5 wt% 이하의 양으로 존재할 수 있다. 특정한 구현예에서, 상기 비-수성 바인더는 약 1 wt%, 약 1.5 wt%, 약 2 wt%, 약 2.5 wt%, 약 3 wt%, 약 3 wt%, 약 4 wt%, 약 4.5 wt%, 약 5 wt%, 약 5.5 wt%, 약 6 wt%, 약 6.5 wt%, 약 7 wt%, 약 7.5 wt%, 약 8 wt%, 약 8.5 wt%, 약 9 wt%, 약 9.5 wt%, 또는 약 10 wt%의 양으로 존재한다. In one embodiment, the non-aqueous binder of the present disclosure includes a fluoropolymer (e.g., poly (vinylidene difluoride), polytetrafluoroethylene, perfluoroalkoxyalkane, or fluorinated ethylene propylene), polyamide (E.g., nylon-6,6 'or nylon-6), polyamides, high performance plastics (e.g., polyphenylene sulfide), copolymers with fluoropolymers, copolymers with polyamides, A copolymer of high-performance plastics, or a combination thereof. In certain embodiments, the non-aqueous binder of the composition of the present disclosure is present in an amount up to 10 wt%. For example, the non-aqueous binder of the composition of the present disclosure may contain from about 2.5 to about 10 wt%, from about 5.0 to about 10 wt%, from about 7.5 wt% to about 10 wt%, from about 9 to about 10 wt% About 2.5 wt% to about 7 wt%, about 2.5 wt% to about 5.0 wt%, or about 2.5 wt% to about 8 wt%, about 5.0 wt% to about 8 wt%, about 6.5 wt% to about 8 wt% And may be present in an amount of 2.5 wt% or less. In certain embodiments, the non-aqueous binder comprises about 1 wt%, about 1.5 wt%, about 2 wt%, about 2.5 wt%, about 3 wt%, about 3 wt%, about 4 wt% , About 5 wt%, about 5.5 wt%, about 6 wt%, about 6.5 wt%, about 7 wt%, about 7.5 wt%, about 8 wt%, about 8.5 wt%, about 9 wt%, about 9.5 wt% , Or about 10 wt%.
일부 구현예에서, 가스 흡착 물질은 이 기술분야에 일반적으로 공지되거나 또는 공지될 임의의 적합한 가스 흡착 물질을 포함할 수 있다. 이 기술분야의 기술자는 특정한 타입의 가스 흡착 물질이 본원에서 명백하게 고려되는, 가스 흡착제 모노리스에 특히 유용하다는 것을 인식할 것이다. 예를 들어, 특정한 구현예에서, 가스 흡착 물질은 활성탄, 제올라이트, 실리카, 공유 결합 유기 골격, 금속 유기 골격 또는 이의 조합 중 적어도 하나이다. 특정한 구현예에서, 가스 흡착 물질은 적어도 90 wt%의 양으로 존재한다. 예를 들어, 가스 흡착 물질은 적어도 90 wt%, 적어도 약 92.5 wt%, 적어도 약 95 wt%, 적어도 약 97 wt%, 약 90.0 내지 약 99 wt%, 약 92.5 wt% 내지 약 99 wt%, 약 95.0 내지 약 99 wt%, 약 90.0 내지 약 97.5 wt%, 약 92.5 wt% 내지 약 97.5 wt%, 약 95.0 내지 약 97.5 wt%, 약 90.0 내지 약 95.0 wt%, 약 92.5 wt% 내지 약 95.0 wt%, 또는 약 90.0 내지 약 92.5 wt%의 양으로 존재할 수 있다. 특정한 구현예에서, 가스 흡착 물질은 약 90 wt%, 약 90.5 wt%, 약 91 wt%, 약 91.5 wt%, 약 92 wt%, 약 92.5 wt%, 약 93 wt%, 약 93.5 wt%, 약 94 wt%, 약 94.5 wt%, 약 95 wt%, 약 95.5 wt%, 약 96 wt%, 약 96.5 wt%, 약 97 wt%, 약 97.5 wt%, 약 98 wt%, 약 98.5 wt%, 약 99 wt%, 또는 약 99.5 wt%의 양으로 존재할 수 있다. In some embodiments, the gas adsorbent material may comprise any suitable gas adsorbent material generally known in the art or known in the art. Those skilled in the art will recognize that particular types of gas adsorbent materials are particularly useful for gas sorbent monoliths, which are expressly contemplated herein. For example, in certain embodiments, the gas adsorbing material is at least one of activated carbon, zeolite, silica, a covalent organic framework, a metal organic framework, or a combination thereof. In certain embodiments, the gas adsorbing material is present in an amount of at least 90 wt%. For example, the gas adsorbent material may comprise at least 90 wt%, at least about 92.5 wt%, at least about 95 wt%, at least about 97 wt%, about 90.0 to about 99 wt%, about 92.5 wt% to about 99 wt% About 95.0 to about 97.5 wt.%, About 90.0 to about 95.0 wt.%, About 92.5 wt.% To about 95.0 wt.%, And about 95.0 wt.% To about 99.5 wt. , Or from about 90.0 to about 92.5 wt%. In certain embodiments, the gas adsorbent material comprises about 90 wt%, about 90.5 wt%, about 91 wt%, about 91.5 wt%, about 92 wt%, about 92.5 wt%, about 93 wt%, about 93.5 wt% About 94 wt%, about 95 wt%, about 95.5 wt%, about 96 wt%, about 96.5 wt%, about 97 wt%, about 97.5 wt%, about 98 wt%, about 98.5 wt% 99 wt%, or about 99.5 wt%.
본원에 기재된 임의의 측면 또는 구현예에서, 가스 흡착 물질은 미세한 분말 형태, 예, 활성탄으로 존재한다. 본원에 기재된 임의의 측면 또는 구현예에서, 가스 흡착 물질은 과립 형태, 예, 활성탄이다. 활성탄은 비교적 높은 미세 다공성(microporosity)을 갖는 탄소 입자로 가공된 탄소의 비흑연(non-graphitic) 미정질(microcrystal1ine) 형태이다. 활성탄은 그 사이에 비정질(arnmvhous) 탄소 영역을 갖는 6-원 탄소 고리로 구성된다. 활성탄은 잔류 산소, 질소, 수소, 인 및/또는 이들의 화합물을 함유할 수 있다. 국제 순수 및 응용 화학 연합(International Union of Pure and Applied Chemistry)은 공극을 그 폭에 따라 분류한다. 미세 공극(micropore)은 직경 또는 크기가 약 2 나노미터 (20Å) 미만인 공극을 포함한다. 중간 공극(mesopore)은 직경 또는 크기가 약 2 내지 약 50 나노미터인 공극을 포함한다. 거대 공극(macropore)은 직경 또는 크기가 50 나노미터보다 큰 공극이다. In any of the aspects or embodiments described herein, the gas adsorbing material is in the form of a fine powder, e. G., Activated carbon. In any aspect or embodiment described herein, the gas adsorbing material is in granular form, e.g., activated carbon. Activated carbon is a non-graphitic microcrystal1ine form of carbon that has been processed into carbon particles with relatively high microporosity. Activated carbon is composed of a six-membered carbon ring with an amorphous carbon region therebetween. The activated carbon may contain residual oxygen, nitrogen, hydrogen, phosphorus, and / or compounds thereof. The International Union of Pure and Applied Chemistry classifies voids according to their width. Micropores include voids having a diameter or size less than about 2 nanometers (20 Angstroms). The mesopores include voids having a diameter or size of from about 2 to about 50 nanometers. A macropore is a pore with a diameter or size greater than 50 nanometers.
추가적인 구현예에서, 가스 흡착 물질은 활성탄은 너트쉘, 코코넛 껍질, 피트(peat), 목재, 코이어(coir), 갈탄, 석탄, 석유 피치(petroleum pitch), 및 이의 조합으로 구성되는 군으로부터 선택된 활성탄이다. In a further embodiment, the gas adsorbent material is selected from the group consisting of nut shells, coconut shells, peat, wood, coir, lignite, coal, petroleum pitch, It is activated carbon.
일 구현예에서, 활성탄은 약 0.8 nm (나노미터) 내지 약 3.5 nm 범위의 평균 공극 크기를 가질 수 있다. 특정한 구현예에서, 활성탄은 약 0.6 내지 약 2.6 nm 범위의 평균 공극 크기를 가질 수 있다. 활성탄은 6.0 nm보다 큰 최소 다공성을 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 활성탄은 약 1.0㎛ (미크론) 내지 약 2.83mm (밀리미터) 범위의 입자 크기를 갖는다. 특정한 구현예에서, 활성탄은 약 5 ㎛ 내지 약 120 ㎛ 또는 약 15 ㎛ 내지 약 120 ㎛의 범위의 입자 크기를 갖는다.In one embodiment, the activated carbon may have an average pore size ranging from about 0.8 nm (nanometer) to about 3.5 nm. In certain embodiments, the activated carbon may have an average pore size ranging from about 0.6 to about 2.6 nm. Activated carbon may have a minimum porosity greater than 6.0 nm. In some embodiments, the activated carbon has a particle size in the range of about 1.0 mu m (micron) to about 2.83 mm (millimeter). In certain embodiments, the activated carbon has a particle size in the range of about 5 [mu] m to about 120 [mu] m or about 15 [mu] m to about 120 [mu] m.
특정한 구현예에서, 활성탄 모노리스는 약 9Å 내지 약 27Å의 크기 범위의 공극에 대해 ≥ 0.5 cc/g (예, > 0.55 cc/g 또는 0.60 cc/g 또는 > 0.60 cc/g) 공급 체적을 갖는다. 상기 공극 체적은 Micoreeritics ASAP 2420 (Norcross, GA)을 사용하여 질소 흡착 다공도 측정법으로 결정된다. 간단히, 예/샘플을 105 - 110℃로 미리 설정된 오븐에서 밤새 건조된다. 온도가 실험실과 평형을 이룰 때까지 샘플을 꺼내서 밀폐된 시스템에 넣어둔다. 샘플을 기기 샘플 튜브에 삽입하여 Micromeritics ASAP 2420 기기에 위치시킨다. 샘플은 시험을 시작하기 전에 원위치(in-situ)에서 탈기된다. 샘플의 탈기(degassing)는 200℃ 및 2 μmHg의 진공에서 수행된다. 여기에 보고된 데이터는 200℃보다 낮은 온도에서 탈기된 샘플에서 수집하여 바인더가 연소(burn-off)되는 것을 방지할 수 있다. 공극 체적의 결정은 SAIEUS 프로그램을 사용하여 P/Po 등온선으로부터 계산된다. 비-이상적인(non-ideality factor)는 0.0000620였다. 밀도 변환 계수(density conversion factor)는 0.0015468였다. 단단한-구(hard-sphere)의 직경은 3.860Å이었다. 분자 단면적은 0.162 nm2였다. 등온선에 대한 목표 상대 압력(target relative pressures) (mmHg)은 다음과 같았다: 0.002, 0.005, 0.01, 0.0125, 0.0250, 0.050, 0.075, 0.1, 0.1125, 0.125, 0.150, 0.175, 0.20, 0.25, 0.30, 0.40, 0.45, 0.50, 0.55, 0.60, 0.65, 0.70, 0.75, 0.80, 0.85, 0.90, 및 0.95. 낮은 압력에서, 장비는 "저압 증분 선량 모드(low pressure incremental dose mode)"로 설정되어, 장비에 20.0000 cm3/g STP의 증분 선량을 기초로 데이터를 기록하도록 지시한다. 실제 포인트는 각각 5 mmHg 또는 5%의 절대 또는 상대 압력 허용치 중 더 엄격한 값으로 기록되었다. 연속적인 압력 판독 사이의 시간은 평형 상태에서 20 초였다. 판독값 사이의 ΔP가 < 0.001% 인 경우에, 데이터가 취해졌고 P는 다음 설정 포인트로 설정되었다. 기록 데이터 사이의 최소 시간 지연은 600 초였다. 질소 흡착 등온선 데이터는 SAIEUS 프로그램에 의해 분석되었다. 공극 크기 범위의 "최대(Max)" 필드가 500으로 변경된다. L-곡선 차트에서, 곡선의 접점(tangent point)을 찾기 위해 막대를 스크롤하여 람다 값을 설정한다. 공극 크기 분포를 결정하기 위해 Mieromeritics 장비로 얻은 등온 데이터(isotherm data)를 처리하는 수학적 모델은 NLDFT (nonloeal density functional theory)로 설명된다. 이 모델은 J. Phys. Chern., 2009, 113, 19382-19385, J. Jagiello 및 J. P. Olivier에 언급된, 저압 범위와 관련된 오차를 최소화하는 것으로 보인다 (작은 공극과 동일). In certain embodiments, the activated carbon monolith has a supply volume of ≥ 0.5 cc / g (eg> 0.55 cc / g or 0.60 cc / g or> 0.60 cc / g) for pores in the size range of about 9 Å to about 27 Å. The pore volume is determined by nitrogen adsorption porosimetry using a Micoreeritics ASAP 2420 (Norcross, Ga.). Briefly, the sample / sample is dried overnight in a preset oven at 105-110 ° C. Until the temperature equilibrates with the laboratory, take the sample out and place it in a closed system. The sample is inserted into the instrument sample tube and placed on a Micromeritics ASAP 2420 instrument. The sample is degassed in-situ before starting the test. Degassing of the sample is carried out at a vacuum of 200 캜 and 2 탆 Hg. The data reported here can be collected in the degassed sample at temperatures below 200 ° C to prevent the binder from burning off. The determination of pore volume is calculated from the P / Po isotherm using the SAIEUS program. The non-ideality factor was 0.0000620. The density conversion factor was 0.0015468. The diameter of the hard-sphere was 3.860 Å. The molecular cross-sectional area was 0.162 nm2. The target relative pressures (mmHg) for the isotherms were: 0.002, 0.005, 0.01, 0.0125, 0.0250, 0.050, 0.075, 0.1, 0.1125, 0.125, 0.150, 0.175, 0.20, 0.25, 0.30, 0.40 , 0.45, 0.50, 0.55, 0.60, 0.65, 0.70, 0.75, 0.80, 0.85, 0.90, and 0.95. At low pressure, the instrument is set to "low pressure incremental dose mode", instructing the instrument to record data based on an incremental dose of 20.0000 cm 3 / g STP. Actual points were recorded with stricter values, either absolute or relative pressure tolerance of 5 mmHg or 5%, respectively. The time between successive pressure readings was 20 seconds at equilibrium. When? P between readings is < 0.001%, data was taken and P was set to the next set point. The minimum time delay between recorded data was 600 seconds. Nitrogen adsorption isotherm data were analyzed by the SAIEUS program. The " Max " field of the pore size range is changed to 500. On an L-curve chart, scroll the bar to set the lambda value to find the tangent point of the curve. The mathematical model for processing isotherm data obtained with Mieromeritics equipment to determine the pore size distribution is described by nonloeal density functional theory (NLDFT). This model is described in J. Phys. Chern., 2009, 113, 19382-19385, J. Jagiello and JP Olivier (same as small voids).
본 개시사항의 실시에 사용하기에 적합한 한 가지 타입의 활성탄은 Nuchar® SA-1500, Nuchar® WV-A 1500 및/또는 Nuchar® BAX 1500이라는 명칭으로, Ingevity® (North Charleston, SC, USA)로부터 상업적으로 입수 가능하다. 특정한 구현예에서, 적합한 활성탄은 코코넛 활성탄 및 석탄-기반 활성탄을 포함한다.One type of activated carbon suitable for use in the practice of the present disclosure is Nuchar ® SA-1500, Nuchar ® WV-A 1500 and / or Nuchar ® BAX 1500 from Ingevity ® (North Charleston, SC, USA) And is commercially available. In certain embodiments, suitable activated carbons include coconut activated carbon and coal-based activated carbon.
일 구현예에서, 상기 모노리스는 적어도 0.4 g/cc의 파트 밀도를 갖는다. 예를 들어, 상기 모노리스의 파트 밀도는: 약 0.40 g/cc 내지 약 2.00 g/cc; 약 0.40 g/cc 내지 약 1.50 g/cc; 약 0.40 g/cc 내지 약 1.25 g/cc; 약 0.40 g/cc 내지 약 1.00 g/cc; 약 0.40 g/cc 내지 약 0.80 g/cc; 약 0.40 g/cc 내지 약 0.75 g/cc; 약 0.40 g/cc 내지 약 0.65 g/cc; 약 0.40 g/cc 내지 약 0.55 g/cc; 약 0.40 g/cc 내지 약 0.55 g/cc; 약 0.50 g/cc 내지 약 2.00 g/cc; 약 0.50 g/cc 내지 약 1.50 g/cc; 약 0.50 g/cc 내지 약 1.25 g/cc; 약 0.50 g/cc 내지 약 1.00 g/cc; 약 0.50 g/cc 내지 약 0.75 g/cc; 약 0.60 g/cc 내지 약 2.00 g/cc; 약 0.60 g/cc 내지 약 1.50 g/cc; 약 0.60 g/cc 내지 약 1.25 g/cc; 약 0.60 g/cc 내지 약 1.00 g/cc; 약 0.70 g/cc 내지 약 2.00 g/cc; 약 0.70 g/cc 내지 약 1.50 g/cc; 약 0.70 g/cc 내지 약 1.25 g/cc; 약 0.70 g/cc 내지 약 1.00 g/cc; 약 1.00 g/cc 내지 약 2.00 g/cc; 약 1.00 g/cc 내지 약 1.50 g/cc; 약 1.00 g/cc 내지 약 1.25 g/cc; 약 1.25 g/cc 내지 약 2.00 g/cc; 약 1.25 g/cc 내지 약 1.50 g/cc; 또는 약 1.50 g/cc 내지 약 2.00 g/cc일 수 있다. 특정한 구현예에서, 상기 파트 밀도는 약 0.40 g/cc, 약 0.4g g/cc, 약 0.50 g/cc, 약 0.55 g/cc, 약 0.60 g/cc, 약 0.65 g/cc, 약 0.70 g/cc, 약 0.75 g/cc, 약 0.80 g/cc, 약 0.85 g/cc, 약 0.90 g/cc, 약 0.95 g/cc, 약 1.00 g/cc, 약 1.05 g/cc, 약 1.10 g/cc, 약 10.15 g/cc, 약 1.20 g/cc, 약 1.25 g/cc, 약 1.30 g/cc, 약 1.35 g/cc, 약 1.40 g/cc, 약 1.40 g/cc, 약 1.50 g/cc, 약 1.55 g/cc, 약 1.60 g/cc, 약 1.65 g/cc, 약 1.70 g/cc, 약 1.75 g/cc, 약 1.80 g/cc, 약 1.85 g/cc, 약 1.90 g/cc, 약 1.95 g/cc, 또는 약 2.00 g/cc일 수 있다. In one embodiment, the monolith has a part density of at least 0.4 g / cc. For example, the part density of the monolith may range from about 0.40 g / cc to about 2.00 g / cc; From about 0.40 g / cc to about 1.50 g / cc; From about 0.40 g / cc to about 1.25 g / cc; From about 0.40 g / cc to about 1.00 g / cc; From about 0.40 g / cc to about 0.80 g / cc; About 0.40 g / cc to about 0.75 g / cc; From about 0.40 g / cc to about 0.65 g / cc; From about 0.40 g / cc to about 0.55 g / cc; From about 0.40 g / cc to about 0.55 g / cc; About 0.50 g / cc to about 2.00 g / cc; From about 0.50 g / cc to about 1.50 g / cc; About 0.50 g / cc to about 1.25 g / cc; About 0.50 g / cc to about 1.00 g / cc; From about 0.50 g / cc to about 0.75 g / cc; From about 0.60 g / cc to about 2.00 g / cc; From about 0.60 g / cc to about 1.50 g / cc; From about 0.60 g / cc to about 1.25 g / cc; From about 0.60 g / cc to about 1.00 g / cc; From about 0.70 g / cc to about 2.00 g / cc; From about 0.70 g / cc to about 1.50 g / cc; From about 0.70 g / cc to about 1.25 g / cc; From about 0.70 g / cc to about 1.00 g / cc; About 1.00 g / cc to about 2.00 g / cc; From about 1.00 g / cc to about 1.50 g / cc; From about 1.00 g / cc to about 1.25 g / cc; About 1.25 g / cc to about 2.00 g / cc; About 1.25 g / cc to about 1.50 g / cc; Or from about 1.50 g / cc to about 2.00 g / cc. In a specific embodiment, the part density is about 0.40 g / cc, about 0.4 g / cc, about 0.50 g / cc, about 0.55 g / cc, about 0.60 g / cc, about 0.65 g / cc, About 0.75 g / cc, about 0.80 g / cc, about 0.85 g / cc, about 0.90 g / cc, about 0.95 g / cc, about 1.00 g / cc, about 1.05 g / cc, about 1.10 g / Cc, about 1.25 g / cc, about 1.25 g / cc, about 1.30 g / cc, about 1.35 g / cc, about 1.40 g / cc, about 1.40 g / cc, about 1.60 g / cc, about 1.65 g / cc, about 1.70 g / cc, about 1.75 g / cc, about 1.80 g / cc, about 1.85 g / cc, about 1.90 g / , Or about 2.00 g / cc.
파트 밀도는 이 기술분야의 기술자에게 공지된 임의의 방법에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 파트 밀도는 혼합물로부터 원통형 부품을 만들고 부품을 110℃에서 ≥ 12시간 동안 오븐에서 가열하고 질량(mass)을 측정하여 결정할 수 있다. 직경과 길이는 캘리퍼스로 결정된다. 기록된 질량을 계산된 체적으로 나눈다. 특정한 경우에, 모노리스는 원-위치에서 형성되며, 예를 들어, 성형된 모노리스 물품이 콘테이너의 내부 치수에 치수적으로 합치한다는 것을 의미한다. 그 후, 파트 밀도는 콘테이너의 내부 체적 및 콘테이너에서 상기한 바와 같이 수분을 제거하는 단계를 행한 후에, 즉 110℃에서 ≥ 12시간 동안 오븐에서 물질을 함유하는 콘테이너를 가열한 후에 충전되어 있는 혼합물의 중량으로 측정된다.Part densities can be determined by any method known to those skilled in the art. For example, the density of a part can be determined by making a cylindrical part from the mixture and heating the part in an oven at < RTI ID = 0.0 > 110 C < / RTI > for 12 hours and measuring the mass. Diameter and length are determined by calipers. Divide the recorded mass by the calculated volume. In certain cases, the monolith is formed in the one-position, for example, that the molded monolith article dimensionally conforms to the inner dimensions of the container. The density of the particles is then determined by the internal volume of the container and the step of removing moisture as described above in the container, i.e. after heating the container containing the substance in the oven for > It is measured by weight.
특정한 구현예에서, 모노리스는 40 lbs/GGE 이하의 작업 중량 용량을 갖는다. 예를 들어, 모노리스는: 약 5 내지 약 40 lbs/GGE, 약 10 내지 약 40 lbs/GGE, 약 15 내지 약 40 lbs/GGE, 약 20 내지 약 40 lbs/GGE, 약 25 내지 약 40 lbs/GGE, 약 30 내지 약 40 lbs/GGE, 약 35 내지 약 40 lbs/GGE, 약 35 lbs/GGE 미만, 약 5 내지 약 35 lbs/GGE, 약 10 내지 약 35 lbs/GGE, 약 15 내지 약 35 lbs/GGE, 약 20 내지 약 35 lbs/GGE, 약 25 내지 약 35 lbs/GGE, 약 30 내지 약 35 lbs/GGE, 약 30 lbs/GGE 미만, 약 5 내지 약 30 lbs/GGE, 약 10 내지 약 30 lbs/GGE, 약 15 내지 약 30 lbs/GGE, 약 20 내지 약 30 lbs/GGE, 약 25 내지 약 30 lbs/GGE, 약 25 lbs/GGE 미만, 약 5 내지 약 25 lbs/GGE, 약 10 내지 약 25 lbs/GGE, 약 15 내지 약 25 lbs/GGE, 약 20 내지 약 25 lbs/GGE, less than 약 20 lbs/GGE, 약 5 내지 약 20 lbs/GGE, 약 10 내지 약 20 lbs/GGE, 약 15 내지 약 20 lbs/GGE, 약 15 lbs/GGE 미만, 약 5 내지 약 15 lbs/GGE, 약 10 내지 약 15 lbs/GGE, 또는 약 5 내지 약 10 lbs/GGE의 작업 중량 용량을 갖는다. 특정한 구현예에서, 모노리스의 작업 중량 용량은: 약 1 lbs/GGE, 약 2 lbs/GGE, 약 3 lbs/GGE, 약 4 lbs/GGE, 약 5 lbs/GGE, 약 6 lbs/GGE, 약 7 lbs/GGE, 약 8 lbs/GGE, 약 9 lbs/GGE, 약 10 lbs/GGE, 약 11 lbs/GGE, 약 12 lbs/GGE, 약 13 lbs/GGE, 약 14 lbs/GGE, 약 15 lbs/GGE, 약 16 lbs/GGE, 약 17 lbs/GGE, 약 18 lbs/GGE, 약 19 lbs/GGE, 약 20 lbs/GGE, 약 21 lbs/GGE, 약 22 lbs/GGE, 약 23 lbs/GGE, 약 24 lbs/GGE, 약 25 lbs/GGE, 약 26 lbs/GGE, 약 27 lbs/GGE, 약 28 lbs/GGE, 약 29 lbs/GGE, 약 30 lbs/GGE, 약 31 lbs/GGE, 약 32 lbs/GGE, 약 33 lbs/GGE, 약 34 lbs/GGE, 약 35 lbs/GGE, 약 36 lbs/GGE, 약 37 lbs/GGE, 약 38 lbs/GGE, 약 39 lbs/GGE, 또는 약 40 lbs/GGE이다.In certain embodiments, the monolith has a working weight capacity of less than 40 lbs / GGE. For example, the monolith may comprise: about 5 to about 40 lbs / GGE, about 10 to about 40 lbs / GGE, about 15 to about 40 lbs / GGE, about 20 to about 40 lbs / GGE, GGE, about 30 to about 40 lbs / GGE, about 35 to about 40 lbs / GGE, less than about 35 lbs / GGE, about 5 to about 35 lbs / GGE, about 25 to about 35 lbs / GGE, about 30 to about 35 lbs / GGE, about 30 lbs / GGE, about 5 to about 30 lbs / GGE, about 10 to about 35 lbs / About 25 to about 30 lbs / GGE, about 25 to about 30 lbs / GGE, about 15 to about 30 lbs / GGE, about 20 to about 30 lbs / From about 10 to about 25 lbs / GGE, from about 15 to about 25 lbs / GGE, from about 20 to about 25 lbs / GGE, from less than about 20 lbs / GGE, from about 5 to about 20 lbs / GGE, GGE, about 15 to about 20 lbs / GGE, less than about 15 lbs / GGE, about 5 to about 15 lbs / GGE, about 10 to about 15 lbs / GGE, or about 5 to about 10 lbs / It has a volume capacity. In certain embodiments, the working weight capacity of the monolith may be about 1 lbs / GGE, about 2 lbs / GGE, about 3 lbs / GGE, about 4 lbs / GGE, about 5 lbs / GGE, about 6 lbs / about 10 lbs / GGE, about 11 lbs / GGE, about 12 lbs / GGE, about 13 lbs / GGE, about 14 lbs / GGE, about 15 lbs / GGE, about 8 lbs / GGE, about 16 lbs / GGE, about 17 lbs / GGE, about 18 lbs / GGE, about 19 lbs / GGE, about 20 lbs / GGE, about 21 lbs / About 26 lbs / GGE, about 27 lbs / GGE, about 28 lbs / GGE, about 29 lbs / GGE, about 30 lbs / GGE, about 31 lbs / GGE, about 32 lbs / GGE, about 26 lbs / about 36 lbs / GGE, about 38 lbs / GGE, about 39 lbs / GGE, about 40 lbs / GGE, about 35 lbs / GGE, about 36 lbs / / GGE.
중량 용량 및 가역적 저장(reversible storage) (또는 "가역적 용량(reversible capacity)")은 디지털 압력 리드아웃(digital pressure readout), 디지털 온도 리드아웃, 및 최대 1000 psig까지 조정된 압력 변환기가 장착된 4-포트 샘플 홀더 시스템에서 결정된다. 실린더형 샘플 홀더에 밀접하게 맞도록, 특히 형성된 공지된 파트 밀도의 샘플이 미리 칭량된 샘플 홀더 내로 적재된다. 내부 열전쌍(internal thermocouple)은 가압 및 감압 중에 샘플 온도를 모니터링하고 제어하기 위해 각 샘플 홀더 내의 중앙에 위치된다. 샘플을 시험 장비에 연결한 후, 최소 3 시간 동안 진공 (24 mmHg)하에 300 ℉에서 탈기된다. 그 후 샘플을 실온으로 냉각시키고 진공을 끈다(turn off). 닫힌 상태에서, 샘플 홀더를 분리하고 다시 중량을 측정하여 샘플 중량을 얻는다. 그 후, 샘플은 프로브 가스 (천연 가스 또는 메탄)로 원하는 압력으로 가압된다. 이는 내부 온도가 10℉ 이상에 의해 증가하는 것을 방지하도록 충분히 느리게 진행된다. 원하는 압력이 얻어지면, 프로브 가스 밸브가 닫힌다. 내부 온도가 낮아짐에 따라 샘플 홀더 내부의 압력이 감소한다. 프로브 가스 밸브가 약간 열리고 원하는 범위로 다시 압력이 증가한다. 이것이 반복된다. 온도가 일정하고, 10 분의 시간 간격 동안 0.1%의 압력 변화가 없는 경우에, 샘플 홀더를 닫고 다시 중량을 측정하여 시스템의 가스량을 결정한다. 샘플 홀더가 다시 연결되고 감압 단계가 시작된다. 샘플의 내부 온도와 상관 관계가 있는 온도 게이지를 사용하여 얼마나 빨리 감압되는지를 결정한다. 샘플의 온도가 10℉ 보다 빨리 떨어지지 않아야 한다. 압력이 주위 압력이고, 온도가 소정의 설정 포인트인 경우에, 샘플 홀더는 방출된 가스의 양을 결정하기 위해 다시 칭량된다. 방출된 가스의 중량 (그램)은 중량 차이에 의해 결정된다. 샘플 홀더에서 차지하는 체적은 샘플 중량와 파트 밀도를 곱하여 결정된다. 그 후, 샘플 홀더의 여유 공간(free space)이 결정되고 (이는 이론적 샘플 중량 (파트 밀도로 곱한 샘플 홀더 내부 체적)과 실제 샘플 중량의 차이에 기초하여 계산된다), 그 후, 계산된 여유 공간을 차지하는 가스의 양이 이상기체 방정식, PV = znRT (n은 가스 몰의 양, z는 압축 계수(compressibility factor) (900 psi에서 메탄의 경우 0.87), P는 시험 압력 (atm), V = 자유 공간 체적 (입방 센티미터), T는 온도 (K), 그리고 R은 가스 상수 (82.05736 cm3 atm K-1 mol-1)이다)으로 계산된다. 0 psig에서 샘플에 남아있는 가스의 및 자유 공간의 가스의 중량은 900 psig에서 저장된 가스의 총 중량에서 뺀다. 이 값을 샘플의 중량으로 나누어서 샘플 그램 당 가역적으로 저장되는 가스의 그램을 제공한다. 가역적으로 저장되는 가스의 그램은 이전에 인용된 환산 계수 (GGE 당 2567 g-NG, 5.66 lb-NG/GGE와 동일)를 사용하여 GGE로 변환되고, 샘플의 질량은 그램에서 파운드로 변환되어 중량 용량을 GGE 당 lb-모노리스 또는 -샘플, 또는 lb/GGE로 산출한다. 시험된 흡수 용량에 대한 압축 천연 가스 블렌드는 94.5%의 메탄, 2.8%의 에탄, 0.3%의 프로판, 0.1%의 부탄, < 0.5%의 다른 탄화수소 (총), 0.9%의 질소 및 0.9%의 CO2의 분석 증명서가 있는 냄새가 있는 형태로 Gas Innovations (La Porte TX; www.gasinnovations.com)에서 얻어졌다. The weight capacity and reversible storage (or "reversible capacity") can be measured using a digital pressure readout, a digital temperature readout, and a 4- It is determined in the port sample holder system. A sample of known part density specially formed to closely fit the cylindrical sample holder is loaded into the pre-weighed sample holder. An internal thermocouple is located in the center of each sample holder to monitor and control the sample temperature during pressurization and depressurization. The sample is connected to the test equipment and degassed at 300 ° F under vacuum (24 mmHg) for a minimum of 3 hours. The sample is then cooled to room temperature and the vacuum is turned off. In the closed state, remove the sample holder and measure the weight again to obtain the sample weight. The sample is then pressurized to the desired pressure with probe gas (natural gas or methane). This proceeds slowly enough to prevent the internal temperature from increasing by more than 10.. When the desired pressure is obtained, the probe gas valve is closed. As the internal temperature decreases, the pressure inside the sample holder decreases. The probe gas valve opens slightly and the pressure increases again to the desired range. This is repeated. If the temperature is constant and there is no 0.1% pressure change over a 10 minute time interval, close the sample holder and measure the weight again to determine the amount of gas in the system. The sample holder is reconnected and the decompression step is started. A temperature gauge correlated to the sample's internal temperature is used to determine how quickly it is depressurized. The temperature of the sample should not fall faster than 10 ° F. If the pressure is ambient pressure and the temperature is a predetermined set point, the sample holder is again weighed to determine the amount of gas released. The weight (gram) of the gas released is determined by the weight difference. The volume occupied by the sample holder is determined by multiplying the sample weight by the particle density. The free space of the sample holder is then determined (which is calculated based on the difference between the theoretical sample weight (sample holder inner volume multiplied by the part density) and the actual sample weight), then the calculated free space the ideal gas equation the amount of gas, PV = znRT (n is a positive gas mole, z is the compression factor (compressibility factor) (for methane at 900 psi 0.87), P is the test pressure (atm), V = free, which accounts for The volume of space (cubic centimeters), T is the temperature (K), and R is the gas constant (82.05736 cm 3 atm K -1 mol -1 ). The weight of the gas remaining in the sample at 0 psig and of the free space gas is subtracted from the total weight of the stored gas at 900 psig. This value is divided by the weight of the sample to provide a gram of gas that is stored reversibly per gram of sample. Grams of reversibly stored gas are converted to GGE using the previously cited conversion factor (2567 g-NG per GGE, equivalent to 5.66 lb-NG / GGE) and the mass of the sample is converted from grams to pounds, The capacity is calculated as lb-monolith or -sample, or lb / GGE per GGE. The compressed natural gas blend for the tested absorption capacity was 94.5% methane, 2.8% ethane, 0.3% propane, 0.1% butane, <0.5% other hydrocarbons (total), 0.9% nitrogen, and 0.9% CO It was obtained from Gas Innovations (La Porte TX; www.gasinnovations.com) in smelly form with an analysis certificate of 2 .
추가적인 구현예에서, 모노리스는 35 L/GGE 미만의 체적 성능을 갖는다. 예를 들어, 체적 성능은: 약 15 L/GGE 내지 약 35 L/GGE, 약 17 L/GGE 내지 약 35 L/GGE, 약 19 L/GGE 내지 약 35 L/GGE, 약 21 L/GGE 내지 약 35 L/GGE, 약 23 L/GGE 내지 약 35 L/GGE, 약 25 L/GGE 내지 약 35 L/GGE, 약 27 L/GGE 내지 약 35 L/GGE, 약 29 L/GGE 내지 약 35 L/GGE, 약 31 L/GGE 내지 약 35 L/GGE, 약 33 L/GGE 내지 약 35 L/GGE, 약 15 L/GGE 내지 약 32 L/GGE, 약 17 L/GGE 내지 약 32 L/GGE, 약 19 L/GGE 내지 약 32 L/GGE, 약 21 L/GGE 내지 약 32 L/GGE, 약 23 L/GGE 내지 약 32 L/GGE, 약 25 L/GGE 내지 약 32 L/GGE, 약 27 L/GGE 내지 약 32 L/GGE, 약 29 L/GGE 내지 약 32 L/GGE, 약 15 L/GGE 내지 약 29 L/GGE, 약 17 L/GGE 내지 약 29 L/GGE, 약 19 L/GGE 내지 약 29 L/GGE, 약 21 L/GGE 내지 약 29 L/GGE, 약 23 L/GGE 내지 약 29 L/GGE, 약 25 L/GGE 내지 약 29 L/GGE, 약 15 L/GGE 내지 약 26 L/GGE, 약 17 L/GGE 내지 약 26 L/GGE, 약 19 L/GGE 내지 약 26 L/GGE, 약 21 L/GGE 내지 약 26 L/GGE, 약 23 L/GGE 내지 약 26 L/GGE, 약 15 L/GGE 내지 약 23 L/GGE, 약 17 L/GGE 내지 약 23 L/GGE, 약 19 L/GGE 내지 약 23 L/GGE, 약 15 L/GGE 내지 약 20 L/GGE, 약 17 L/GGE 내지 약 20 L/GGE, 또는 약 15 L/GGE 내지 약 17 L/GGE일 수 있다. 특정한 구현예에서, 모노리스의 체적 성능은 약 35 L/GGE, 약 34 L/GGE, 약 33.5 L/GGE, 약 33 L/GGE, 약 32.5 L/GGE, 약 32 L/GGE, 약 31.5 L/GGE, 약 31 L/GGE, 약 30.5 L/GGE, 약 30 L/GGE, 약 29.5 L/GGE, 약 29 L/GGE, 약 28.5 L/GGE, 약 28 L/GGE, 약 27.5 L/GGE, 약 27 L/GGE, 약 26.5 L/GGE, 약 26 L/GGE, 약 25.5 L/GGE, 약 25 L/GGE, 약 24.5 L/GGE, 약 24 L/GGE, 약 23.5 L/GGE, 약 23 L/GGE, 약 22.5 L/GGE, 약 22 L/GGE, 약 21 L/GGE, 약 20 L/GGE, 약 19 L/GGE, 약 18 L/GGE, 약 17 L/GGE, 약 16 L/GGE, 또는 약 15 L/GGE이다. In a further embodiment, the monolith has a volume performance of less than 35 L / GGE. For example, the volumetric performance can range from about 15 L / GGE to about 35 L / GGE, from about 17 L / GGE to about 35 L / GGE, from about 19 L / GGE to about 35 L / About 35 L / GGE, about 23 L / GGE to about 35 L / GGE, about 25 L / GGE to about 35 L / GGE, about 27 L / About 35 L / GGE, about 35 L / GGE, about 35 L / GGE, about 33 L / GGE to about 35 L / GGE, about 15 L / GGE, about 32 L / GGE, about 32 L / GGE, about 21 L / GGE to about 32 L / GGE, about 23 L / About 27 L / GGE to about 32 L / GGE, about 29 L / GGE to about 32 L / GGE, about 15 L / GGE to about 29 L / GGE, about 17 L / From about 23 L / GGE to about 29 L / GGE, from about 25 L / GGE to about 29 L / GGE, from about 21 L / GGE to about 29 L / About 26 L / GGE, about 17 L / GGE to about 26 L / GGE, about 19 L / GGE to about 26 L / GGE, about 21 L / From about 15 L / GGE to about 23 L / GGE, from about 17 L / GGE to about 23 L / GGE, from about 19 L / GGE to about 23 L / GGE, from about 15 L / 20 L / GGE, about 17 L / GGE to about 20 L / GGE, or about 15 L / GGE to about 17 L / GGE. In certain embodiments, the monolith has a volumetric performance of about 35 L / GGE, about 34 L / GGE, about 33.5 L / GGE, about 33 L / GGE, about 32.5 L / About 29 L / GGE, about 28 L / GGE, about 28 L / GGE, about 27.5 L / GGE, about 30 L / GGE, about 30 L / About 25 L / GGE, about 24 L / GGE, about 24 L / GGE, about 23.5 L / GGE, about 23 L / GGE, about 26 L / About 18 L / GGE, about 22 L / GGE, about 21 L / GGE, about 20 L / GGE, about 19 L / GGE, about 18 L / GGE, or about 15 L / GGE.
본원에 기재된 임의의 측면 또는 구현예에서, 본 개시사항의 흡착성 모노리스는 적어도 90 wt% (예, 적어도 93 wt%)의 양으로 존재하는 가스 흡착 물질 (예, 활성탄) 및 < 10 wt% (예, 약 2.5 wt% 내지 약 7 wt%, 약 3 wt% 내지 약 7 wt%, ≤ 7.5 wt%, 또는 ≤ 7 wt%)의 양으로 존재하는 본원에 기재된 비-수성 바인더 (예, 폴리테트라플루오르에틸렌)를 포함하며, 상기 모노리스는 다음 중 하나를 갖는다: ≤ 40 lbs/GGE (예, ≤ 35 lbs/GGE, ≤ 30 lbs/GGE, 또는 ≤ 28 lbs/GGE)의 작업 중량 용량; ≤ 35 L/GGE (예, ≤ 32 L/GGE 또는 ≤ 30 L/GGE)의 체적 성능, 적어도 0.4 g/cc의 파트 밀도 (예, 약 0.40 g/cc 내지 약 0.75 g/cc, 약 0.4 g/cc 내지 약 0.65 g/cc, 또는 약 0.4 g/cc 내지 약 0.6 g/cc), 약 9Å 내지 약 27Å 범위의 크기를 갖는 공극의 공극 체적은 적어도 0.5 cc/g이거나, 또는 이의 조합.In any aspect or embodiment described herein, the adsorptive monolith of this disclosure comprises a gas adsorbent material (e.g., activated carbon) present in an amount of at least 90 wt% (e.g., at least 93 wt% (E.g., from about 2.5 wt% to about 7 wt%, from about 3 wt% to about 7 wt%, ≦ 7.5 wt%, or ≦ 7 wt%) of the polytetrafluoroethylene Ethylene, and the monolith has one of the following: a working weight capacity of ≤ 40 lbs / GGE (eg, ≤ 35 lbs / GGE, ≤ 30 lbs / GGE, or ≤ 28 lbs / GGE); (E.g., from about 0.40 g / cc to about 0.75 g / cc, about 0.4 g / cc), a volume performance of at least 0.4 g / cc / cc to about 0.65 g / cc, or from about 0.4 g / cc to about 0.6 g / cc), the pore volume of the pores having a size ranging from about 9 A to about 27 A is at least 0.5 cc / g, or a combination thereof.
본원에 기재된 활성탄 모노리스는 고도로 흡착성이며, 형상 특이적으로 디자인된 모노리스 물품이다. 본원에 기재된 비-수성 바인더는 통상의 충전된 흡착제(packed adsorbent)와 비교하여 흡착제의 충전 밀도(packing density)를 현저하게 증가시킨다. 결과적으로, 본 개시사항의 다공성 가스 흡착제 모노리스는 현저하게 개선된 작업 중량 용량 및 체적 용량을 제공한다. 더욱이, 형상-특정의 모노리스 물품(shape-specific monolith articles)의 사용은 가스 흡착 물질이 모노리스 형태로 취급될 수 있기 때문에, 가스 저장 시스템의 제조를 단순화한다. 일부 구현예에서, 임의적으로 건조될 수 있는 혼합된 물질은 가스 저장 시스템에서 예비 형성될 수 있다. 예를 들어, 혼합된 물질은 혼합된 물질이 압축되는, 가스 저장 시스템에 위치될 수 있다. 또한, 압축되고 혼합된 물질은 가열될 수 있다.The activated carbon monoliths described herein are highly adsorptive, monolith articles designed to be shape-specific. The non-aqueous binders described herein significantly increase the packing density of the adsorbent compared to conventional packed adsorbents. As a result, the porous gas sorbent monoliths of this disclosure provide significantly improved working weight capacity and volume capacity. Moreover, the use of shape-specific monolith articles simplifies the manufacture of gas storage systems, since the gas adsorbent material can be handled in monolithic form. In some embodiments, the mixed material, which may optionally be dried, may be preformed in a gas storage system. For example, the mixed material may be located in a gas storage system in which the mixed material is compressed. In addition, the compressed and mixed material can be heated.
다른 측면에 의하면, 본 개시사항은 도 2에 도시된 바와 같이, 다공성 가스 흡착제 모노리스 (60)를 제조하는 방법을 제공한다. 이 방법은 본 명세서에 기재된 바와 같이, 가스 흡착 물질과 비-수성 바인더를 혼합하는 단계 (62); 및 혼합물을 성형 구조물로 압축 또는 압출하는 단계 (64)를 포함한다. 혼합물은 이 기술분야에 공지된 또는 이 기술분야에 공지될 임의의 적합한 방법에 의해 혼합될 수 있다. 예를 들어, 혼합기는 뮬러(muller), 플라우(plow), 블렌더, 니더, 압출기 및 핀 혼합기로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다. 특정한 구현예에서, 혼합 단계 (62)는 적어도 약 10 분 (예, 적어도 약 15 분, 적어도 약 20 분, 적어도 약 25 분, 약 10-45 분, 약 10-35 분, 약 10-25 분, 10-15 분 또는 그 미만)의 기간 동안 행해진다. 상기 방법은 혼합물을 압축 또는 압출하기 전에 혼합물을 건조시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 방법은 적어도 110℃의 온도에서 상기 혼합물을 건조시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 혼합물은 압축 중에 가열될 수 있다. 예를 들어, 상기 방법은 적어도 약 110℃ (예, 약 110℃ 내지 약 400℃)의 온도에서 압축된 혼합물을 가열하는 단계 (64)를 추가로 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 다공성 가스 흡착제 모노리스는 가스 저장 탱크/시스템에서 제조된다. 이에 대해서는 아래에서 자세히 설명한다.According to another aspect, the present disclosure provides a method for manufacturing a porous
다른 구현예에서, 다공성 가스 흡착제 모노리스는 가스 저장 시스템에 형성된다. 예를 들어, 다공성 가스 흡착제 모노리스를 제조하는 방법은 본원에 기재된 바와 같이 가스 흡착 물질 및 비-수성 바인더를 혼합하는 단계; 혼합물을 가스 저장 탱크에서 위치시키는 단계; 및 혼합물을 가스 저장 탱크에서 압축하는 단계를 포함한다. 다른 구현예에서, 상기 방법은 압축된 혼합물을 가스 저장 탱크에서 가열하는 단계를 추가로 포함한다. 본 방법의 이들 단계 각각은 가스 저장 시스템/탱크에서 다공성 가스 흡착제 모노리스를 제조하는 것과 관련되지 않은 방법에 대하여 본원에 기재된 바와 같이 수행될 수 있음을 언급한다. 예를 들어, 혼합물은 뮬러 (muller), 플라우 (plough), 블렌더 (blender), 니더 (kneader), 압출기 및 핀 혼합기 (pin mixer)로 구성되는 군에서 선택될 수 있는 혼합기를 포함하여 이 기술분야에 공지되거나 이 기술분야에 공지될 임의의 적합한 방법으로 혼합될 수 있다. 혼합은 10-15분 이내의 기간에 발생할 수 있다. 상기 방법은 혼합물을 압축하기 전에 혼합물을 건조시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 방법은 혼합물을 적어도 110℃의 온도에서 건조시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 건조된 혼합물은 가스 저장 시스템/탱크 내부에 위치된 다음 외부 탱크의 역 형상으로 압축될 수 있다. 혼합물은 압축 동안 적어도 약 110℃ (즉, 약 110℃ 내지 약 400℃)로 가열될 수 있다.In another embodiment, the porous gas adsorbent monolith is formed in a gas storage system. For example, a method of making a porous gas adsorbent monolith comprises mixing a gas adsorbing material and a non-aqueous binder as described herein; Placing the mixture in a gas storage tank; And compressing the mixture in a gas storage tank. In another embodiment, the method further comprises heating the compressed mixture in a gas storage tank. It is mentioned that each of these steps of the process can be carried out as described herein for a method not related to producing a porous gas adsorbent monolith in a gas storage system / tank. For example, the mixture may comprise a mixer, which may be selected from the group consisting of muller, plow, blender, kneader, extruder and pin mixer, May be mixed by any suitable method known in the art or known in the art. Mixing can occur within a period of 10-15 minutes. The method may further comprise drying the mixture before compressing the mixture. For example, the method may further comprise drying the mixture at a temperature of at least 110 < 0 > C. The dried mixture can be compressed into the reverse shape of the next outer tank located inside the gas storage system / tank. The mixture may be heated to at least about 110 캜 (i.e., from about 110 캜 to about 400 캜) during compression.
상기 방법의 가스 흡착 물질 및 비-수성 바인더의 양 및 특성은 활성탄 모노리스의 구현예와 관련하여 상기에 기술되어 있다.The amount and properties of the gas adsorbing material and the non-aqueous binder of the above method are described above in connection with the implementation of activated carbon monoliths.
본원에 기재된 임의의 측면 또는 구현예에서, 모노리스 (예, 유화제, 리올로지 보조제, 증점제, 계면활성제 및 분산 보조제)의 제조에 다른 제제가 고려된다.In any aspect or embodiment described herein, other agents are contemplated for the manufacture of monoliths (e.g., emulsifiers, rheology aids, thickeners, surfactants, and dispersion aids).
분산 보조제는 바인더-바인더 응집, 탄소-탄소 응집 및 혼합물의 응집을 방지하기 위해 보다 우수한 입자 안정성을 부여하는데 사용될 수 있다. 분산제는 바인더에 정전기적 안정화, 입체 안정화 및/또는 다른 안정화를 부여할 수 있다. 분산제는 이 기술분야에 일반적으로 공지되거나 공지될 임의의 적합한 분산제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 적합한 분산제는 스테아레이트, 폴리에틸렌 글리콜, 모노스테아레이트, 디스테아레이트, 폴리카르복실산, 폴리에테르 및 블록 공중합체를 포함한다.Dispersion aids can be used to impart better particle stability to prevent binder-binder aggregation, carbon-carbon aggregation, and agglomeration of the mixture. The dispersant may impart electrostatic, steric, and / or other stabilizations to the binder. The dispersing agent may comprise any suitable dispersing agent generally known or known in the art. For example, suitable dispersants include stearates, polyethylene glycols, monostearates, distearates, polycarboxylic acids, polyethers, and block copolymers.
증점제는 혼합물에 보다 큰 유동성을 부여하는데 사용될 수 있다. 본원에 기재된 임의의 측면 또는 구현예에서, 상기 방법은 활성탄에 증점제를 첨가하는 단계를 추가로 포함한다. 증점제는 이 기술 분야에서 일반적으로 공지되거나 또는 공지될 임의의 적합한 증점제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 적합한 증점제는 메틸셀룰로오스, 메틸셀룰로스 에테르 및 폴리아크릴산과 같은 수용성 중합체를 포함한다.Thickening agents can be used to impart greater fluidity to the mixture. In any of the aspects or embodiments described herein, the method further comprises adding a thickener to the activated carbon. The thickening agent may comprise any suitable thickening agent generally known or known in the art. For example, suitable thickening agents include water-soluble polymers such as methylcellulose, methylcellulose ether, and polyacrylic acid.
리올로지제(들)는 예비 습식 활성탄 또는 혼합물의 리올로지 특성을 조절하는데 사용될 수 있다. 특히, 성형 방법에 따라 이러한 조절이 요구될 수 있다. 예를 들어 압출은 젤과 같은 일관성(consistency)이 필요하다. 특정한 구현예에서, 상기 방법은 증점제(thickening agent)를 혼합물에 첨가하는 것을 추가로 포함한다. 증점제는 상기한 바와 같이, 이 기술분야에 일반적으로 공지된 또는 공지될 임의의 적합한 농화제를 포함할 수 있다. The rheology agent (s) may be used to control the rheological properties of the pre-wet activated carbon or mixture. In particular, this adjustment may be required depending on the molding method. Extrusion, for example, requires the same consistency as a gel. In certain embodiments, the method further comprises adding a thickening agent to the mixture. The thickening agent may comprise any suitable thickening agent generally known or known in the art, as described above.
특정한 구현예에서, 상기 방법은 희석제(thinning agent)를 혼합물에 첨가하는 것을 추가로 포함한다. 희석제는 이 기술 분야에서 일반적으로 공지되거나 공지될 임의의 적합한 희석제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 희석제는 음이온성, 양이온성 및 비이온성 계면활성제와 같은 계면활성제일 수 있다. 음이온성 계면활성제의 예로는 카르복실레이트, 포스페이트, 술포네이트, 술페이트, 술포아세테이트 및 이들 염의 유리산 등을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 양이온성 계면활성제는 장쇄 아민, 디아민 및 폴리아민의 염, 4급 암모늄염, 폴리옥시에틸렌화 장쇄 아민, 장쇄 알킬 피리디늄염 및 라놀린 4급 염 등을 포함한다. 비이온성 계면활성제는 장쇄 알킬 아민 옥사이드, 폴리옥시에틸렌화 알킬 페놀, 폴리옥시에틸렌화 직쇄 및 분지쇄 알코올, 알콕실화 라놀린 왁스, 폴리글리콜 에스테르, 리그노술페이트 유도체, 옥토페놀, 노닐페놀, 폴리에틸렌 글리콜 모노에테르, 도데실헥사옥시렌 글리콜 모노에테르, 나프탈렌 술포네이트, 트리소디움 포스페이트, 소디움 도데실술페이트, 소디움 라우릴 술페이트 등을 포함한다. 사용된 계면활성제의 특정한 양은 다양할 것이고 이 기술분야의 기술자가 알 수 있다. 예를 들어, 일 구현예에서, 희석제는 혼합물에 압출 가능한 혼합물을 형성하기에 충분한 양으로 존재한다.In certain embodiments, the method further comprises adding a thinning agent to the mixture. The diluent may include any suitable diluent commonly known or known in the art. For example, the diluent may be a surfactant such as anionic, cationic, and nonionic surfactants. Examples of anionic surfactants include, but are not limited to, carboxylates, phosphates, sulfonates, sulfates, sulfoacetates, and the free acids of these salts. Cationic surfactants include salts of long chain amines, diamines and polyamines, quaternary ammonium salts, polyoxyethylenated long chain amines, long chain alkylpyridinium salts and lanolin quaternary salts and the like. Nonionic surfactants include, but are not limited to, long chain alkylamine oxides, polyoxyethylenated alkylphenols, polyoxyethylenated straight and branched chain alcohols, alkoxylated lanolin waxes, polyglycol esters, lignosulfate derivatives, octophenol, nonylphenol, polyethylene glycol mono Ether, dodecylhexaoxylene glycol monoether, naphthalene sulfonate, trisodium phosphate, sodium dodecylsulfate, sodium lauryl sulfate, and the like. The specific amount of surfactant used will vary and will be known to those skilled in the art. For example, in one embodiment, the diluent is present in an amount sufficient to form an extrudable mixture in the mixture.
본원에 기재된 임의의 측면 또는 구현예에서, 혼합물을 성형 구조물로 가열하거나 가열하지 않고, 몰드 또는 가스 저장 시스템/탱크 내로의 압축 또는 압출하여 (64), 몰드 (즉, 성형된 구조물), 가스 저장 시스템/탱크 또는 압출에 의해 원하는 형상으로 형성된다. 즉, 활성탄 모노리스의 원하는 형상을 형성하기 위해, 혼합물은 몰드 내에서 주조되거나 가스 저장 탱크/시스템에 위치될 수 있다. 특정한 구현예에서, 상기 혼합물을 갖는 몰드 또는 기상 저장 탱크/시스템에 적용되는 압력은 적어도 1,250 psi, 적어도 1,500 psi, 적어도 3,000 psi, 적어도 5,000 psi, 적어도 7,500 psi, 적어도 10,000 psi, 적어도 12,500 psi, 적어도 15,000 psi, 적어도 30,000 psi, 또는 적어도 10,000 psi이다. 예를 들어, 상기 몰드에 적용되는 압력은: 약 1,250 psi 내지 약 60,000 psi; 약 1,250 psi 내지 약 40,000 psi; 약 1,250 psi 내지 약 35,000 psi; 약 1,250 psi 내지 약 30,000 psi; 약 1,250 psi 내지 약 25,000 psi; 약 1,250 psi 내지 약 20,000 psi; 약 1,250 psi 내지 약 15,000 psi; 약 1,250 psi 내지 약 10,000 psi; 약 1,250 psi 내지 약 7,500 psi; 약 3,000 psi 내지 약 60,000 psi; 약 3,000 psi 내지 약 40,000 psi; 약 3,000 psi 내지 약 35,000 psi; 약 3,000 psi 내지 약 30,000 psi; 약 3,000 내지 약 25,000 psi; 약 3,000 psi 내지 약 20,000 psi; 약 3,000 psi 내지 약 15,000 psi; 약 3,000 psi 내지 약 10,000 psi; 약 3,000 psi 내지 약 7,500 psi; 약 5,000 psi 내지 약 60,000 psi; 약 5,000 psi 내지 약 40,000 psi; 약 5,000 psi 내지 약 35,000 psi; 약 5,000 psi 내지 약 30,000 psi; 약 5,000 psi 내지 약 25,000 psi; 약 5,000 psi 내지 약 20,000 psi; 약 5,000 psi 내지 약 15,000 psi; 약 5,000 psi 내지 약 10,000 psi; 약 5,000 psi 내지 약 7,500 psi; 약 6,000 psi 내지 약 60,000 psi; 약 6,000 psi 내지 약 40,000 psi; 약 6,000 psi 내지 약 35,000 psi; 약 6,000 psi 내지 약 30,000 psi; 약 6,000 psi 내지 약 25,000 psi; 약 6,000 psi 내지 약 20,000 psi; 약 6,000 psi 내지 약 15,000 psi; 약 6,000 psi 내지 약 10,000 psi; 약 6,000 psi 내지 약 7,500 psi; 약 7,000 psi 내지 약 60,000 psi; 약 7,000 psi 내지 약 40,000 psi; 약 7,000 psi 내지 약 35,000 psi; 약 7,000 psi 내지 약 30,000 psi; 약 7,000 psi 내지 약 25,000 psi; 약 7,000 psi 내지 약 20,000 psi; 약 7,000 psi 내지 약 15,000 psi; 약 7,000 psi 내지 약 10,000 psi; 약 8,000 psi 내지 약 60,000 psi; 약 8,000 psi 내지 약 40,000 psi; 약 8,000 psi 내지 약 35,000 psi; 약 8,000 psi 내지 약 30,000 psi; 약 8,000 psi 내지 약 25,000 psi; 약 8,000 psi 내지 약 20,000 psi; 약 8,000 psi 내지 약 15,000 psi; 약 8,000 psi 내지 약 10,000 psi; 약 10,000 psi 내지 약 60,000 psi; 약 10,000 psi 내지 약 40,000 psi; 약 10,000 psi 내지 약 35,000 psi; 약 10,000 psi 내지 약 30,000 psi; 약 10,000 psi 내지 약 25,000 psi; 약 10,000 psi 내지 약 20,000 psi; 약 10,000 psi 내지 약 15,000 psi; 약 15,000 psi 내지 약 60,000 psi; 약 15,000 psi 내지 약 40,000 psi; 약 15,000 psi 내지 약 35,000 psi; 약 15,000 psi 내지 약 30,000 psi; 약 15,000 psi 내지 약 25,000 psi; 약 15,000 psi 내지 약 20,000 psi; 약 20,000 psi 내지 약 60,000 psi; 약 20,000 psi 내지 약 40,000 psi; 약 20,000 psi 내지 약 35,000 psi; 약 20,000 psi 내지 약 30,000 psi; 약 20,000 psi 내지 약 25,000 psi; 약 25,000 psi 내지 약 60,000 psi; 약 25,000 psi 내지 약 40,000 psi; 약 25,000 psi 내지 약 35,000 psi; 약 25,000 psi 내지 약 30,000 psi; 약 30,000 psi 내지 약 60,000 psi; 약 30,000 psi 내지 약 50,000 psi; 약 30,000 psi 내지 약 40,000 psi; 약 30,000 psi 내지 약 35,000 psi; 약 35,000 psi 내지 약 60,000 psi; 약 35,000 psi 내지 약 50,000 psi; 약 35,000 psi 내지 약 45,000 psi; 약 35,000 psi 내지 약 40,000 psi; 약 40,000 psi 내지 약 60,000 psi; 또는 약 40,000 psi 내지 약 45,000 psi의 범위일 수 있다. 다른 구현예에서, 혼합물은 임의의 공지되고 상업적으로 입수가능한 압출기로 원하는 형상으로 압출된다. 활성탄 모노리스는 임의의 원하는 형상으로, 예를 들어, 실린더, 계란형 프리즘, 큐브, 타원형 프리즘, 직각형 프리즘, 오각형 프리즘 등, 또는 심지어 불규칙한 3 차원 형상으로 형성될 수 있는 것으로 이해된다.In any aspect or embodiment described herein, the mixture may be compressed or extruded 64 into a mold or gas storage system / tank, without heating or heating the molding structure, to form a mold (i.e., a molded structure) System / tank or extrusion. That is, to form the desired shape of the activated carbon monolith, the mixture may be cast in a mold or placed in a gas storage tank / system. In certain embodiments, the pressure applied to the mold or vapor storage tank / system with the mixture is at least 1,250 psi, at least 1,500 psi, at least 3,000 psi, at least 5,000 psi, at least 7,500 psi, at least 10,000 psi, at least 12,500 psi, 15,000 psi, at least 30,000 psi, or at least 10,000 psi. For example, the pressure applied to the mold may be from about 1,250 psi to about 60,000 psi; About 1,250 psi to about 40,000 psi; About 1,250 psi to about 35,000 psi; From about 1,250 psi to about 30,000 psi; About 1,250 psi to about 25,000 psi; About 1,250 psi to about 20,000 psi; About 1,250 psi to about 15,000 psi; From about 1,250 psi to about 10,000 psi; About 1,250 psi to about 7,500 psi; From about 3,000 psi to about 60,000 psi; From about 3,000 psi to about 40,000 psi; From about 3,000 psi to about 35,000 psi; From about 3,000 psi to about 30,000 psi; From about 3,000 to about 25,000 psi; From about 3,000 psi to about 20,000 psi; From about 3,000 psi to about 15,000 psi; From about 3,000 psi to about 10,000 psi; From about 3,000 psi to about 7,500 psi; From about 5,000 psi to about 60,000 psi; From about 5,000 psi to about 40,000 psi; From about 5,000 psi to about 35,000 psi; From about 5,000 psi to about 30,000 psi; From about 5,000 psi to about 25,000 psi; From about 5,000 psi to about 20,000 psi; From about 5,000 psi to about 15,000 psi; From about 5,000 psi to about 10,000 psi; From about 5,000 psi to about 7,500 psi; From about 6,000 psi to about 60,000 psi; From about 6,000 psi to about 40,000 psi; From about 6,000 psi to about 35,000 psi; From about 6,000 psi to about 30,000 psi; From about 6,000 psi to about 25,000 psi; From about 6,000 psi to about 20,000 psi; From about 6,000 psi to about 15,000 psi; From about 6,000 psi to about 10,000 psi; From about 6,000 psi to about 7,500 psi; From about 7,000 psi to about 60,000 psi; From about 7,000 psi to about 40,000 psi; From about 7,000 psi to about 35,000 psi; From about 7,000 psi to about 30,000 psi; About 7,000 psi to about 25,000 psi; From about 7,000 psi to about 20,000 psi; From about 7,000 psi to about 15,000 psi; From about 7,000 psi to about 10,000 psi; From about 8,000 psi to about 60,000 psi; From about 8,000 psi to about 40,000 psi; From about 8,000 psi to about 35,000 psi; From about 8,000 psi to about 30,000 psi; From about 8,000 psi to about 25,000 psi; From about 8,000 psi to about 20,000 psi; From about 8,000 psi to about 15,000 psi; From about 8,000 psi to about 10,000 psi; From about 10,000 psi to about 60,000 psi; From about 10,000 psi to about 40,000 psi; From about 10,000 psi to about 35,000 psi; From about 10,000 psi to about 30,000 psi; From about 10,000 psi to about 25,000 psi; From about 10,000 psi to about 20,000 psi; From about 10,000 psi to about 15,000 psi; From about 15,000 psi to about 60,000 psi; From about 15,000 psi to about 40,000 psi; From about 15,000 psi to about 35,000 psi; From about 15,000 psi to about 30,000 psi; From about 15,000 psi to about 25,000 psi; From about 15,000 psi to about 20,000 psi; From about 20,000 psi to about 60,000 psi; From about 20,000 psi to about 40,000 psi; From about 20,000 psi to about 35,000 psi; From about 20,000 psi to about 30,000 psi; From about 20,000 psi to about 25,000 psi; From about 25,000 psi to about 60,000 psi; From about 25,000 psi to about 40,000 psi; From about 25,000 psi to about 35,000 psi; From about 25,000 psi to about 30,000 psi; From about 30,000 psi to about 60,000 psi; From about 30,000 psi to about 50,000 psi; From about 30,000 psi to about 40,000 psi; From about 30,000 psi to about 35,000 psi; From about 35,000 psi to about 60,000 psi; From about 35,000 psi to about 50,000 psi; From about 35,000 psi to about 45,000 psi; From about 35,000 psi to about 40,000 psi; From about 40,000 psi to about 60,000 psi; Or from about 40,000 psi to about 45,000 psi. In another embodiment, the mixture is extruded into the desired shape with any known, commercially available extruder. It is understood that the activated carbon monolith may be formed in any desired shape, for example, a cylinder, an egg-shaped prism, a cube, an elliptical prism, a right-angled prism, a pentagonal prism, or even an irregular three-dimensional shape.
상기 활성탄 모노리스는 적어도 적어도 1 인치, 적어도 2 인치, 적어도 3 인치, 적어도 4 인치, 적어도 5 인치, 적어도 6 인치, 적어도 7 인치, 적어도 8 인치, 또는 적어도 9 인치의 폭/직경 (즉, 상기한 바와 같은 원하는 형상, 원형, 계란형, 사각형, 직사각형, 타원형, 오각형, 불규칙한 형상 등의 폭/직경)을 가질 수 있다. 예를 들어, 모노리스는 약 1 인치 내지 약 10 인치, 약 1 인치 내지 약 9 인치, 약 1 인치 내지 약 8 인치, 약 1 인치 내지 약 7 인치, 약 1 인치 내지 약 6 인치, 약 1 인치 내지 약 5 인치, 약 1 인치 내지 약 4 인치, 약 2 인치 내지 약 10 인치, 약 2 인치 내지 약 9 인치, 약 2 인치 내지 약 8 인치, 약 2 인치 내지 약 7 인치, 약 2 인치 내지 약 6 인치, 약 2 인치 내지 약 5 인치, 약 2 인치 내지 약 4 인치, 약 3 인치 내지 약 10 인치, 약 3 인치 내지 약 9 인치, 약 3 인치 내지 약 8 인치, 약 3 인치 내지 약 7 인치, 약 3 인치 내지 약 6 인치, 약 3 인치 내지 약 5 인치, 약 3 인치 내지 약 4 인치, 약 4 인치 내지 약 10 인치, 약 4 인치 내지 약 9 인치, 약 4 인치 내지 약 8 인치, 약 4 인치 내지 약 7 인치, 약 4 인치 내지 약 6 인치, 약 4 인치 내지 약 5 인치, 약 5 인치 내지 약 10 인치, 약 5 인치 내지 약 9 인치, 약 5 인치 내지 약 8 인치, 약 5 인치 내지 약 7 인치, 약 7 인치 내지 약 10 인치, 또는 약 7 인치 내지 약 9 인치의 폭을 가질 수 있다. 상기 활성탄 모노리스의 두께는: 약 0.1 인치 내지 약 3 인치, 약 0.1 인치 내지 약 2.5 인치, 약 0.1 인치 내지 약 2.0 인치, 약 0.1 인치 내지 약 1.5 인치, 약 0.1 인치 내지 약 1.0 인치, 약 0.1 인치 내지 약 0.5 인치, 약 0.25 인치 내지 약 3 인치, 약 0.25 인치 내지 약 2.5 인치, 약 0.25 인치 내지 약 2.0 인치, 약 0.25 인치 내지 약 1.5 인치, 약 0.25 인치 내지 약 1.0 인치, 약 0.25 인치 내지 약 0.5 인치, 약 0.5 인치 내지 약 3 인치, 약 0.5 인치 내지 약 2.5 인치, 약 0.5 인치 내지 약 2.0 인치, 약 0.5 인치 내지 약 1.5 인치, 약 0.5 인치 내지 약 1.0 인치, 약 0.75 인치 내지 약 3 인치, 약 0.75 인치 내지 약 2.5 인치, 약 0.75 인치 내지 약 2.0 인치, 약 0.75 인치 내지 약 1.5 인치, 약 0.75 인치 내지 약 1.0 인치, 약 1 인치 내지 약 3 인치, 약 1 인치 내지 약 2.5 인치, 약 1 인치 내지 약 2.0 인치, 약 1 인치 내지 약 1.5 인치, 약 1.5 인치 내지 약 3 인치, 약 1.5 인치 내지 약 2.5 인치, 약 1.5 인치 내지 약 2.0 인치, 약 2 인치 내지 약 3 인치, 약 2 인치 내지 약 2.5 인치, 또는 약 2.5 인치 내지 약 3 인치의 범위일 수 있다.The activated carbon monolith has a width / diameter of at least 1 inch, at least 2 inches, at least 3 inches, at least 4 inches, at least 5 inches, at least 6 inches, at least 7 inches, at least 8 inches, or at least 9 inches Such as a desired shape, circle, oval, square, rectangular, elliptical, pentagonal, irregular shape, etc.). For example, the monolith may be about 1 inch to about 10 inches, about 1 inch to about 9 inches, about 1 inch to about 8 inches, about 1 inch to about 7 inches, about 1 inch to about 6 inches, About 2 inches to about 8 inches, about 2 inches to about 7 inches, about 2 inches to about 6 inches, about 5 inches, about 1 inches to about 4 inches, about 2 inches to about 10 inches, From about 2 inches to about 4 inches, from about 3 inches to about 10 inches, from about 3 inches to about 9 inches, from about 3 inches to about 8 inches, from about 3 inches to about 7 inches, From about 3 inches to about 6 inches, from about 3 inches to about 5 inches, from about 3 inches to about 4 inches, from about 4 inches to about 10 inches, from about 4 inches to about 9 inches, from about 4 inches to about 8 inches, About 4 inches to about 6 inches, about 4 inches to about 5 inches, about 5 inches to about 10 inches, about 5 inches About 9 inches, about 5 inches to about 8 inches, about 5 inches to about 7 inches, about 7 inches to about 10 inches, or about 7 inches to about 9 inches. The thickness of the activated carbon monolith is from about 0.1 inch to about 3 inch, from about 0.1 inch to about 2.5 inch, from about 0.1 inch to about 2.0 inch, from about 0.1 inch to about 1.5 inch, from about 0.1 inch to about 1.0 inch, About 0.25 inches to about 2.5 inches, about 0.25 inches to about 3 inches, about 0.25 inches to about 2.5 inches, about 0.25 inches to about 2.0 inches, about 0.25 inches to about 1.5 inches, about 0.25 inches to about 1.0 inches, About 0.5 inches to about 3 inches, about 0.5 inches to about 2.5 inches, about 0.5 inches to about 2.0 inches, about 0.5 inches to about 1.5 inches, about 0.5 inches to about 1.0 inches, about 0.75 inches to about 3 inches About 0.75 inch to about 2.5 inch, about 0.75 inch to about 2.0 inch, about 0.75 inch to about 1.5 inch, about 0.75 inch to about 1.0 inch, about 1 inch to about 3 inch, about 1 inch to about 2.5 inch, 1 inch to about 2.0 inches, about 1 From about 1.5 inches to about 3 inches, from about 1.5 inches to about 2.5 inches, from about 1.5 inches to about 2.0 inches, from about 2 inches to about 3 inches, from about 2 inches to about 2.5 inches, May be in the range of about 3 inches.
본원에 기재된 임의의 측면 또는 구현예에서, 상기 방법은 혼합물을 압축 또는 압출하기 전에 혼합물을 가열하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 압축 또는 압출 전의 가열은 약 100℃ 내지 약 300℃, 100℃ 내지 약 290℃, 100℃ 내지 약 280℃, 100℃ 내지 약 270℃, 100℃ 내지 약 260℃, 100℃ 내지 약 250℃, 100℃ 내지 약 240℃, 100℃ 내지 약 230℃, 약 100℃ 내지 약 220℃, 약 100℃ 내지 약 21O℃, 약 100℃ 내지 약 200℃, 약 100℃ 내지 약 190℃, 약 100℃ 내지 약 180℃, 약 100℃ 내지 약 170℃, 약 100℃ 내지 약 160℃, 약 100℃ 내지 약 140℃, 110℃ 내지 약 300℃, 110℃ 내지 약 290℃, 110℃ 내지 약 280℃, 110℃ 내지 약 270℃, 110℃ 내지 약 260℃, 약 110℃ 내지 약 250℃, llO℃ 내지 약 230℃, 약 llO℃ 내지 약 220℃, 약 llO℃ 내지 약 21O℃, 약 llO℃ 내지 약 200℃, 약 llO℃ 내지 약 190℃, 약 llO℃ 내지 약 180℃, 약 llO℃ 내지 약 170℃, 약 llO℃ 내지 약 160℃, 120℃ 내지 약 300℃, 120℃ 내지 약 290℃, 120℃ 내지 약 280℃, 120℃ 내지 약 270℃, 120℃ 내지 약 260℃, 약 120℃ 내지 약 250℃, 120℃ 내지 약 230℃, 약 120℃ 내지 약 220℃, 약 120℃ 내지 약 21O℃, 약 120℃ 내지 약 200℃, 약 120℃ 내지 약 190℃, 약 120℃ 내지 약 180℃, 약 120℃ 내지 약 170℃, 약 120℃ 내지 약 160℃, 130℃ 내지 약 300℃, 130℃ 내지 약 290℃, 130℃ 내지 약 280℃, 130℃ 내지 약 270℃, 130℃ 내지 약 260℃, 약 130℃ 내지 약 250℃, 130℃ 내지 약 230℃, 약 130℃ 내지 약 220℃, 약 130℃ 내지 약 21O℃, 약 130℃ 내지 약 200℃, 약 130℃ 내지 약 190℃, 약 130℃ 내지 약 180℃, 약 130℃ 내지 약 170℃, 140℃ 내지 약 300℃, 140℃ 내지 약 290℃, 140℃ 내지 약 280℃, 140℃ 내지 약 270℃, 140℃ 내지 약 260℃, 약 140℃ 내지 약 250℃, 약 140℃ 내지 약 230℃, 약 140℃ 내지 약 220℃, 약 140℃ 내지 약 21O℃, 약 140℃ 내지 약 200℃, 약 140℃ 내지 약 190℃, 약 140℃ 내지 약 180℃, 약 140℃ 내지 약 170℃, 150℃ 내지 약 300℃, 150℃ 내지 약 290℃, 150℃ 내지 약 280℃, 150℃ 내지 약 270℃, 150℃ 내지 약 260℃, 약 150℃ 내지 약 250℃, 약 150℃ 내지 약 230℃, 약 150℃ 내지 약 220℃, 약 150℃ 내지 약 210℃, 약 150℃ 내지 약 200℃, 약 150℃ 내지 약 190℃, 약 150℃ 내지 약 180℃, 약 150℃ 내지 약 170℃, 160℃ 내지 약 300℃, 160℃ 내지 약 290℃, 160℃ 내지 약 280℃, 160℃ 내지 약 270℃, 160℃ 내지 약 260℃, 약 160℃ 내지 약 250℃, 약 160℃ 내지 약 230℃, 약 160℃ 내지 약 220℃, 약 160℃ 내지 약 21O℃, 약 160℃ 내지 약 200℃, 약 160℃ 내지 약 190℃, 약 160℃ 내지 약 180℃, 180℃ 내지 약 300℃, 180℃ 내지 약 290℃, 180℃ 내지 약 280℃, 180℃ 내지 약 270℃, 180℃ 내지 약 260℃, 약 180℃ 내지 약 250℃, 약 180℃ 내지 약 230℃, 약 180℃ 내지 약 220℃, 약 180℃ 내지 약 21O℃, 약 180℃ 내지 약 200℃, 200℃ 내지 약 300℃, 200℃ 내지 약 290℃, 200℃ 내지 약 280℃, 200℃ 내지 약 270℃, 200℃ 내지 약 260℃, 약 200℃ 내지 약 250℃, 약 200℃ 내지 약 230℃, 230℃ 내지 약 290℃, 230℃ 내지 약 280℃, 230℃ 내지 약 270℃, 230℃ 내지 약 260℃, 약 230℃ 내지 약 250℃의 온도 범위에서 수행된다. 다른 구현예에서, 혼합물을 압축 또는 압출시키기 전의 건조는 약 100℃, 약 105℃, 약 110℃, 약 115℃, 약 120℃, 약 125℃, 약 130℃, 약 135℃, 약 140℃, 약 145℃, 약 150℃, 약 155℃, 약 160℃, 약 165℃, 약 170℃, 약 175℃, 약 180℃, 약 185℃, 약 190℃, 약 195℃, 약 200℃, 약 205℃, 약 210℃, 약 215℃, 약 220℃, 약 225℃, 약 230℃, 약 235℃, 약 240℃, 약 245℃, 약 250℃, 약 255℃, 약 260℃, 약 265℃, 약 270℃, 약 275℃, 약 280℃, 약 285℃, 약 290℃, 약 295℃, 또는 약 300℃의 온도에서 일어난다. In any aspect or embodiment described herein, the method further comprises heating the mixture before compressing or extruding the mixture. In some embodiments, the heating prior to compression or extrusion is performed at a temperature of from about 100 占 폚 to about 300 占 폚, from 100 占 폚 to about 290 占 폚, from 100 占 폚 to about 280 占 폚, from 100 占 폚 to about 270 占 폚, About 100 deg. C to about 200 deg. C, about 100 deg. C to about 190 deg. C, about 100 deg. C to about 240 deg. From about 100 占 폚 to about 180 占 폚, from about 100 占 폚 to about 170 占 폚, from about 100 占 폚 to about 160 占 폚, from about 100 占 폚 to about 140 占 폚, from 110 占 폚 to about 300 占 폚, From about 110 ° C to about 250 ° C, from about 110 ° C to about 250 ° C, from about 110 ° C to about 230 ° C, from about 110 ° C to about 220 ° C, from about 110 ° C to about 210 ° C, From about 10 C to about 200 C, from about 10 C to about 190 C, from about 10 C to about 180 C, from about 10 C to about 170 C, from about 10 C to about 160 C, from 120 C to about 300 C, 120 deg. C to about 280 deg. C, 120 deg. C About 120 ° C to about 200 ° C, about 120 ° C to about 260 ° C, about 120 ° C to about 250 ° C, 120 ° C to about 230 ° C, About 120 ° C to about 190 ° C, about 120 ° C to about 180 ° C, about 120 ° C to about 170 ° C, about 120 ° C to about 160 ° C, 130 ° C to about 300 ° C, 130 ° C to about 290 ° C, 130 ° C to about 250 ° C, about 130 ° C to about 250 ° C, 130 ° C to about 230 ° C, about 130 ° C to about 220 ° C, From about 130 ° C to about 180 ° C, from about 130 ° C to about 170 ° C, from 140 ° C to about 300 ° C, from 140 ° C to about 290 ° C, from 140 ° C to about 280 ° C From about 140 DEG C to about 220 DEG C, from about 140 DEG C to about 220 DEG C, from about 140 DEG C to about 270 DEG C, from 140 DEG C to about 260 DEG C, from about 140 DEG C to about 250 DEG C, About 200 < 0 > C, about 140 < 0 > C to about 190 & About 150 deg. C to about 280 deg. C, about 150 deg. C to about 260 deg. C, about 150 deg. C to about 250 deg. About 150 ° C to about 190 ° C, about 150 ° C to about 220 ° C, about 150 ° C to about 220 ° C, about 150 ° C to about 210 ° C, 160 ° C to about 280 ° C, 160 ° C to about 270 ° C, 160 ° C to about 260 ° C, about 160 ° C to about 180 ° C, about 150 ° C to about 170 ° C, About 160 DEG C to about 230 DEG C, about 160 DEG C to about 220 DEG C, about 160 DEG C to about 220 DEG C, about 160 DEG C to about 200 DEG C, about 160 DEG C to about 190 DEG C, About 180 deg. C to about 250 deg. C, about 180 deg. C to about 300 deg. C, 180 deg. C to about 290 deg. 230 deg. C, from about 180 deg. C to about 220 deg. C, from about 180 deg. C to about 210 deg. From about 200 ° C to about 250 ° C, from about 200 ° C to about 250 ° C, from about 200 ° C to about 300 ° C, from 200 ° C to about 290 ° C, from 200 ° C to about 280 ° C, At a temperature range of from about 200 캜 to about 230 캜, from 230 캜 to about 290 캜, from 230 캜 to about 280 캜, from 230 캜 to about 270 캜, from 230 캜 to about 260 캜, do. In other embodiments, the drying prior to compression or extrusion of the mixture may be performed at a temperature of about 100 캜, about 105 캜, about 110 캜, about 115 캜, about 120 캜, about 125 캜, about 130 캜, about 135 캜, About 145 DEG C, about 150 DEG C, about 155 DEG C, about 160 DEG C, about 165 DEG C, about 170 DEG C, about 175 DEG C, about 180 DEG C, about 185 DEG C, about 190 DEG C, about 195 DEG C, About 250 ° C, about 260 ° C, about 265 ° C, about 260 ° C, about 210 ° C, about 215 ° C, about 220 ° C, about 225 ° C, about 230 ° C, about 235 ° C, About 270 DEG C, about 275 DEG C, about 280 DEG C, about 285 DEG C, about 290 DEG C, about 295 DEG C, or about 300 DEG C.
본원에 기재된 임의의 측면 또는 구현예에서, 상기 방법은 성형된 혼합물을 가열하는 단계 (64)를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 혼합물은 약 110℃ 내지 약 270℃, 약 110℃ 내지 약 250℃, 110℃ 내지 약 230℃, 약 110℃ 내지 약 220℃, 약 110℃ 내지 약 210℃, 약 110℃ 내지 약 200℃, 약 110℃ 내지 약 180℃, 약 110℃ 내지 약 160℃, 약 120℃ 내지 약 270℃, 약 120℃ 내지 약 250℃, 120℃ 내지 약 230℃, 약 120℃ 내지 약 220℃, 약 120℃ 내지 약 210℃, 약 120℃ 내지 약 200℃, 약 120℃ 내지 약 180℃, 약 120℃ 내지 약 160℃, 약 130℃ 내지 약 270℃, 약 130℃ 내지 약 250℃, 130℃ 내지 약 230℃, 약 130℃ 내지 약 220℃, 약 130℃ 내지 약 210℃, 약 130℃ 내지 약 200℃, 약 130℃ 내지 약 180℃, 약 140℃ 내지 약 270℃, 약 140℃ 내지 약 250℃, 약 140℃ 내지 약 230℃, 약 140℃ 내지 약 220℃, 약 140℃ 내지 약 210℃, 약 140℃ 내지 약 200℃, 약 140℃ 내지 약 180℃, 약 150℃ 내지 약 270℃, 약 150℃ 내지 약 250℃, 약 150℃ 내지 약 230℃, 약 150℃ 내지 약 220℃, 약 150℃ 내지 약 210℃, 약 150℃ 내지 약 200℃, 약 150℃ 내지 약 180℃, 약 160℃ 내지 약 270℃, 약 160℃ 내지 약 250℃, 약 160℃ 내지 약 230℃, 약 160℃ 내지 약 220℃, 약 160℃ 내지 약 210℃, 약 160℃ 내지 약 200℃, 약 160℃ 내지 약 180℃, 약 180℃ 내지 약 270℃, 약 180℃ 내지 약 250℃, 약 180℃ 내지 약 230℃, 약 180℃ 내지 약 210℃, 약 200℃ 내지 약 270℃, 약 200℃ 내지 약 250℃, 약 200℃ 내지 약 230℃, 약 220℃ 내지 약 270℃, 또는 약 220℃ 내지 약 250℃의 범위에서 가열하면서 형성된다. 다른 구현예에서, 건조는 약 110℃, 약 120℃, 약 125℃, 약 130℃, 약 135℃, 약 140℃, 약 145℃, 약 150℃, 약 155℃, 약 160℃, 약 165℃, 약 170℃, 약 175℃, 약 180℃, 약 185℃, 약 190℃, 약 195℃, 약 200℃, 약 205℃, 약 210℃, 약 215℃, 약 220℃, 약 225℃, 약 230℃, 약 240℃, 약 250℃, 약 260℃, 또는 약 270℃의 온도에서 일어난다. In any aspect or embodiment described herein, the method further comprises heating (64) the shaped mixture. In some embodiments, the mixture is heated to a temperature of from about 110 캜 to about 270 캜, from about 110 캜 to about 250 캜, from 110 캜 to about 230 캜, from about 110 캜 to about 220 캜, About 120 DEG C to about 250 DEG C, about 120 DEG C to about 230 DEG C, about 120 DEG C to about 220 DEG C, and about 200 DEG C, about 110 DEG C to about 180 DEG C, , About 120 ° C to about 210 ° C, about 120 ° C to about 200 ° C, about 120 ° C to about 180 ° C, about 120 ° C to about 160 ° C, about 130 ° C to about 270 ° C, About 130 ° C to about 220 ° C, about 130 ° C to about 210 ° C, about 130 ° C to about 200 ° C, about 130 ° C to about 180 ° C, about 140 ° C to about 270 ° C, About 140 ° C to about 220 ° C, about 140 ° C to about 220 ° C, about 140 ° C to about 210 ° C, about 140 ° C to about 200 ° C, about 140 ° C to about 180 ° C, About 150 < 0 > C to about 250 < 0 > C, About 150 ° C to about 220 ° C, about 150 ° C to about 210 ° C, about 150 ° C to about 200 ° C, about 150 ° C to about 180 ° C, about 160 ° C to about 270 ° C, About 160 DEG C to about 200 DEG C, about 160 DEG C to about 230 DEG C, about 160 DEG C to about 220 DEG C, about 160 DEG C to about 210 DEG C, about 160 DEG C to about 200 DEG C, About 200 DEG C to about 250 DEG C, about 200 DEG C to about 230 DEG C, about 220 DEG C to about 250 DEG C, about 180 DEG C to about 230 DEG C, about 180 DEG C to about 210 DEG C, Deg.] C to about 270 [deg.] C, or from about 220 [deg.] C to about 250 [deg.] C. In other embodiments, the drying is performed at about 110 캜, about 120 캜, about 125 캜, about 130 캜, about 135 캜, about 140 캜, about 145 캜, about 150 캜, about 155 캜, About 170 DEG C, about 175 DEG C, about 180 DEG C, about 185 DEG C, about 190 DEG C, about 195 DEG C, about 200 DEG C, about 205 DEG C, about 210 DEG C, about 215 DEG C, about 220 DEG C, 230 ° C, about 240 ° C, about 250 ° C, about 260 ° C, or about 270 ° C.
본 개시사항의 다른 측면에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, 가스 저장 시스템 (10)이 본원에 개시된다. 이 시스템은 본 개시사항의 엔벨로프 또는 콘테이너 (20) (즉, 용기 또는 탱크) 및 미세다공성 또는 나노다공성 모노리스 탄소질 물품 (즉, 다공성 가스 흡착제 모노리스 또는 활성탄 모노리스) (30)을 포함하며, 본원에 기재된 바와 같이, 예를 들어, 가스 흡착 물질 및 비-수성 바인더를 포함한다. 특정한 구현예에서, 콘테이너는 적어도 1,000 psi의 압력을 견딜 수 있도록 구성된다.According to another aspect of the present disclosure, as shown in Figure 3, a
특정한 구현예에서, 엔벨로프 또는 콘테이너는 내부 치수 및 내부 체적을 갖는 바디를 규정한다. 특정한 구현예에서, 형성된 흡착제는 엔벨로프 또는 콘테이너의 내부 체적의 약 80 내지 약 99.9%를 구성한다. 예를 들어, 형성된 흡착제는 엔벨로프 또는 콘테이너의 내부 체적의 약 70 내지 약 99%, 약 70 내지 약 95%, 약 70 내지 약 90%, 약 70 내지 약 85%, 약 70% 내지 약 80%, 약 75% 내지 약 99.9%, 약 75 내지 약 99%, 약 75 내지 약 95%, 약 75 내지 약 90%, 약 75 내지 약 85%, 약 80% 내지 약 99.9%, 약 80 내지 약 99%, 약 80 내지 약 95%, 약 80 내지 약 90%, 약 85% 내지 약 99.9%, 약 85 내지 약 99%, 약 85 내지 약 95%, 약 90% 내지 약 99.9%, 약 90 내지 약 99%, 약 90 내지 약 95%, 약 95% 내지 약 99.9%, 약 95 내지 약 99%를 구성할 수 있다. 특정한 구현예에서, 콘테이너(container)는 탱크이다.In certain embodiments, the envelope or container defines a body having an internal dimension and an internal volume. In certain embodiments, the formed adsorbent constitutes about 80% to about 99.9% of the inner volume of the envelope or container. For example, the formed adsorbent can comprise from about 70 to about 99%, from about 70 to about 95%, from about 70 to about 90%, from about 70 to about 85%, from about 70% to about 80% From about 75% to about 99%, from about 75% to about 99%, from about 75% to about 95%, from about 75% to about 90% , About 80 to about 95%, about 80 to about 90%, about 85% to about 99.9%, about 85 to about 99%, about 85 to about 95%, about 90% to about 99.9% %, About 90% to about 95%, about 95% to about 99.9%, about 95% to about 99%. In certain embodiments, the container is a tank.
본원에 기재된 임의의 측면 또는 구현예에서, 콘테이너 (20)는 이 기술분야에 일반적으로 공지되거나 공지될 임의의 적합한 콘테이너를 포함할 수 있다. 특정한 구현예에서, 콘테이너 (20)는 약 1,800 psi까지의 사용 압력(service pressur)으로 등급화된(rated) 재사용 가능한 압력 용기(pressure vessel)에 적합한 임의의 재료로 제조될 수 있다. 일 구현예에서, 압력 용기는 약 250 psi 내지 약 1,800 psi, 보다 구체적으로는 약 450 psi 내지 약 1,000 psi 범위의 사용 압력으로 등급화된다. 대안으로, 압력 용기는: 약 250 psi 내지 약 1,800 psi; 약 250 psi 내지 약 1,700 psi; 약 250 psi 내지 약 1,600 psi; 약 250 psi 내지 약 1,500 psi; 약 250 psi 내지 약 1,400 psi; 약 250 psi 내지 약 1,300 psi; 약 250 psi 내지 약 1,200 psi; 약 250 psi 내지 약 1,100 psi; 약 250 psi 내지 약 1,000 psi; 약 250 psi 내지 약 900 psi; 약 350 psi 내지 약 1,800 psi; 약 350 psi 내지 약 1,700 psi; 약 350 psi 내지 약 1,600 psi; 약 350 psi 내지 약 1,500 psi; 약 350 psi 내지 약 1,400 psi; 약 350 psi 내지 약 1,300 psi; 약 350 psi 내지 약 1,200 psi; 약 350 psi 내지 약 1,100 psi; 약 350 psi 내지 약 1,000 psi; 약 350 psi 내지 약 900 psi; 약 450 psi 내지 약 1,800 psi; 약 450 psi 내지 약 1,700 psi; 약 450 psi 내지 약 1,600 psi; 약 450 psi 내지 약 1,500 psi; 약 450 psi 내지 약 1,400 psi; 약 450 psi 내지 약 1,300 psi; 약 450 psi 내지 약 1,200 psi; 약 450 psi 내지 약 1,100 psi; 약 450 psi 내지 약 1,000 psi; 약 450 psi 내지 약 900 psi; 약 550 psi 내지 약 1,800 psi; 약 550 psi 내지 약 1,700 psi; 약 550 psi 내지 약 1,600 psi; 약 550 psi 내지 약 1,500 psi; 약 550 psi 내지 약 1,400 psi; 약 550 psi 내지 약 1,300 psi; 약 550 psi 내지 약 1,200 psi; 약 550 psi 내지 약 1,100 psi; 약 550 psi 내지 약 1,000 psi; 또는 약 550 psi 내지 약 900 psi의 사용 압력으로 등급화될 수 있다. 적합한 콘테이너 재료의 예로는 고강도 알루미늄 합금 (예, 비교적 높은 항복 강도를 갖는 7000 시리즈의 알루미늄 합금), 고강도 저-합금 (HSLA) 강 (예, 알루미늄 7075-T6)뿐만 아니라 플라스틱 또는 저 강도 알루미늄 합금 (예, C-에폭시, 유리 섬유-중합체, Kevlar, Zylon, 강선, 벨트, 테이프, 금속 코팅 또는 임의의 유사한 보강재와 같은 강한 중합체 섬유, 알루미늄 6061-T6, 긴 스트랜드 또는 쵸핑된 탄소 섬유 랩(chopped carbon fiber wraps) 등 및 이의 임의의 조합)을 포함한다.In any aspect or embodiment described herein, the
특정한 구현예에 의하면, 원하는 다공성 가스 흡착제 모노리스 (30) 형상은 직사각형 프리즘, 실린더, 또는 계란형 프리즘 중 하나이다. 그러나, 콘테이너 (20) 및 다공성 가스 흡착제 모노리스 (30)의 형상 및 크기는 특정한 용도에 따라 달라질 수 있는 것으로 이해된다. 나아가, 도시되지는 않았지만, 콘테이너 (20)는 다수의 콘테이너 (20)가 매니폴드 또는 다른 적합한 메카니즘을 통한 유체 (예, 가스) 연통되도록, 다른 콘테이너와 함께 구성될 수 있다. According to a particular embodiment, the desired porous
다공성 가스 흡착제 모노리스 (30)는 콘테이너 (20) 내에 위치된다. 상기한 바와 같이, 모노리스 (30)는 적어도 천연 가스 화합물을 방출 가능하게 보유할 수 있다 (즉, 천연 가스 또는 메탄과 같은 가스 분자를 가역적으로 저장 또는 흡착 및 탈착할 수 있다). 일부 실시예에서, 모노리스 (30)는 또한 다른 탄화수소 (예, 에탄, 프로판, 헥산 등), 수소 가스, 일산화탄소, 이산화탄소, 질소 가스 및/또는 황화 수소와 같은 천연 가스에서 발견되는 다른 성분을 가역적으로 저장할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 모노리스 (30)는 천연 가스 성분의 일부에 대해 불활성일 수 있고 다른 천연 가스성분을 방출 가능하게 보유할 수 있다.The porous gas adsorbent monolith (30) is placed in a container (20). As noted above, the
본원에 기재된 임의의 측면 또는 구현예에서, 시스템 (10)은 시스템을 충전 및/또는 방전할 수 있는 디바이스를 추가로 포함한다. 특정한 구현예에서, 충전 및/또는 방전 디바이스는 포트 (30)이다. 디바이스는 이 기술분야에 일반적으로 공지된 임의의 적합한 디바이스일 수 있거나 시스템을 충전 및/또는 방전할 수 있는 것으로 공지될 수 있는 것으로 이해된다. In any aspect or implementation described herein, the
실시예Example
비-수성 바인더를 갖는 모노리스와 수성 바인더를 갖는 모노리스의 비교 Comparison of monoliths with non-aqueous binders and monoliths with aqueous binders
3 가지 타입의 모노리스에 대해 천연 가스의 가역적 체적 용량 및 중량 용량을 조사했다. 데이터는 표 1 및 표 2에 나타낸다. 수성 바인더를 갖는 모노리스는 약 34 내지 약 48 lb/GGE 범위의 중량 용량 및 약 25 내지 약 31 L/GGE 범위의 체적 용량을 가졌다. 본원에 기재된 비-수성 바인더를 갖는 모노리스는 약 24 내지 약 30 lb/GGE 범위의 개선된 작업 중량 용량 및 약 23 내지 약 27 L/GGE 범위의 체적 용량을 가졌다.The reversible volumetric capacity and weight capacity of natural gas were investigated for three types of monoliths. The data are shown in Table 1 and Table 2. The monolith with an aqueous binder had a weight capacity ranging from about 34 to about 48 lb / GGE and a volume capacity ranging from about 25 to about 31 L / GGE range. Monoliths with non-aqueous binders described herein have an improved working weight capacity in the range of about 24 to about 30 lb / GGE and volume capacities in the range of about 23 to about 27 L / GGE.
표 1. 모노리스 실시예에 사용된 활성탄의 특정한 특성 Table 1. Specific properties of activated carbon used in the monolith embodiment
< 320 Å (g/cc)≪ 320 A (g / cc)
9-27 Å (g/cc)9-27 A (g / cc)
표 2. 본원에 기재된 바와 같은 비-수성 또는 수성 바인더를 갖는 몇 가지 타입의 활성탄으로 제조된 활성탄 모노리스의 중량 용량 및 체적 용량Table 2. Weight and volume capacity of activated carbon monoliths made of several types of activated carbon with non-aqueous or aqueous binders as described herein
농도density
(wt%)(wt%)
(lbs/GGE)(lbs / GGE)
* 식에서 탄소의 wt%로 정규화되며, 즉, NG 공극 체적의 분율(fraction)은 출발 성분 탄소의 NG 공극 체적에 대한 바인더가 없는 것을 기준으로 한, 결과물인 모노리스에서 탄소의 NG 공극 체적의 양이다.*, The fraction of NG pore volume is the amount of NG pore volume of carbon in the resulting monolith, based on the absence of a binder for the NG pore volume of the starting component carbon .
이와 같이, 본 개시사항의 비-수성 바인더는 수성 바인더로 제조된 모노리스와 비교하여, 우수한 작업 중량 용량 및 체적 용량을 갖는 모노리스를 제공하는 능력을 입증한다. 이는 도 4에 도시된 바와 같이, 비교 바인더와 비교하여 본 개시사항의 바인더를 사용함으로써 최종 모노리스에서 성분 흡착제로부터 9-27Å의 공극 체적이 더 잘 보유됨에 기인한다.Thus, the non-aqueous binders of the present disclosure demonstrate the ability to provide monoliths with superior working weight capacity and volume capacity as compared to monoliths made with aqueous binders. This is due to the better holding of the pore volume of 9-27 ANGSTROM from the component adsorbent in the final monolith by using the binders of this disclosure compared to the comparative binder, as shown in FIG.
실시예 1: CMC와 결합된 알칼리 활성탄. 알칼리 활성탄은 미세 공극 범위 (공극 < 2 nm)의 공극 체적의 상당한 양, 그리고 본 개시사항에서 보다 중요하게 결정된, 9-27Å 범위의 공극 체적의 양으로 인하여 천연 가스에 대한 우수한 흡착제로 간주되어 왔다. 블렌드는 원하는 중량비 (90 wt% 탄소 대 10 wt% 카르복시메틸 셀룰로오스 (CMC))로 알칼리 활성화 목재-기반 탄소 및 CMC를 함께 첨가함으로써 Simpson 뮬러 혼합기에서 제조하였다. 혼합기는 성분을 5분 동안 혼합한 후 1.7:1의 물 대 고형분의 비율로 물을 첨가하도록 처리되었다. 물 첨가시, 혼합기를 추가로 35분 동안 계속하였다. 4 인치 ID 실린더 몰드 및 40K psig 및 실온, 약 70℉에서 처리된 0.75인치 두께를 얻기에 충분한 재료로 압축 성형하여 블렌드로부터 모노리스를 형성하였다. 방출시, 모노리스를 48 시간 동안 저온 (< 80℉)에서 저장하여 수축을 최소화하고, 그 후, 110℃로 미리 설정된 오븐 내에 위치시키고 건조시켜서 모노리스에 남아있는 물을 증발시켰다. 1.25 인치의 외경을 가진 원통 톱(hole saw)을 사용하여 더 큰, 4인치 모노리스의 코어 부품을 만들었다. 물질의 성능은 성분 탄소에 기인한, 매우 높은 흡착 용량 및 우수한 (즉, 낮은) L/GGE 체적 용량을 나타내었다. 중량 용량은 동일한 바인더로 제조된 예시된 활성탄 (즉, 실시예 6의 SA-1500 및 실시예 5의 코코넛 껍질 활성탄)의 중량 용량 사이의 값이다. 이는 바인더의 타입, 바인더의 농도 및 활성탄의 밀도에 기인할 수 있으며, 따라서 가역적 저장에 GGE 당 더 큰 모노리스 질량을 필요로 한다. Example 1: Alkali activated carbon combined with CMC. Alkaline activated carbon has been regarded as an excellent adsorbent for natural gas due to the considerable amount of pore volume in the micropore range (pore < 2 nm) and the amount of pore volume in the range of 9-27A, which is more importantly determined in this disclosure . The blend was prepared in a Simpson Muller mixer by adding alkali activated wood-based carbon and CMC together at the desired weight ratio (90 wt% carbon to 10 wt% carboxymethyl cellulose (CMC)). The mixer was treated to mix the ingredients for 5 minutes and then add water at a ratio of 1.7: 1 water to solids. Upon addition of water, the mixer was continued for an additional 35 minutes. A monolith was formed from the blend by compression molding with a 4 inch ID cylinder mold and 40 K psig and sufficient material to obtain a 0.75 inch thickness processed at room temperature and about 70.. Upon discharge, the monolith was stored at low temperature (<80 ° F) for 48 hours to minimize shrinkage, and then placed in a pre-set oven at 110 ° C and dried to evaporate the water remaining in the monolith. Using a hole saw with a 1.25 inch outer diameter, we made a larger, 4-inch monolithic core part. The performance of the material showed very high adsorption capacity and good (i.e. low) L / GGE volumetric capacity due to component carbon. The weight capacity is a value between the weight capacities of the exemplified activated carbon made from the same binder (i.e., SA-1500 of Example 6 and coconut shell activated carbon of Example 5). This may be due to the type of binder, the concentration of binder and the density of activated carbon, thus requiring a larger monolith mass per GGE for reversible storage.
실시예 2: PTFE로 결합된 알칼리 활성탄. 알칼리 활성화된 목재-기반 탄소를 수-희석된 60 wt% PTFE 수성 분산물과 혼합하여 50 wt%의 총 수분 블렌드로 하고, 그 후, 이는 Simpson 파일럿 뮬러(pilot muller)에서 혼합 및 전단되었다. 바인더의 양은 총 고형물에 대하여 5 wt% PTFE의 농도였다. 뮬드된(mulled) 블렌드를 110℃에서 밤새 건조한 다음 실온 70 ℉에서 0.7" ID 몰드에서 200 psig로 압축 성형하였다. 이 실시예는 비교예의 최고 체적 성능을 나타냈다 (GGE 당 최저 체적). 또한, 부품 일체성(integrity)을 유지하기 위해 더 많은 바인더를 필요로 하는 CMC 또는 UHMWPE 바인더와 달리, 5 wt%가 부품을 형성하기에 충분한 것으로 관찰되었다. Example 2: Alkaline activated carbon bonded with PTFE. The alkali activated wood-based carbon was mixed with a water-diluted 60 wt% aqueous PTFE dispersion to form a 50 wt% total moisture blend, which was then mixed and sheared in a Simpson pilot muller. The amount of binder was 5 wt% PTFE relative to total solids. The mulled blend was dried overnight at 110 DEG C and then compression molded to a pressure of 200 psig in a 0.7 " ID mold at 70 < 0 > F. This example showed the highest volumetric performance of the comparative example (lowest volume per GGE) Unlike CMC or UHMWPE binders, which require more binder to maintain integrity, 5 wt% was observed to be sufficient to form the part.
실시예 3: Kyblock ® FG-81로 결합된 알칼리 활성탄. 알칼리 활성탄을 Kyblock® FG-81과 Oster 블렌더에서 3 분 동안 혼합하여 총 고형분 대비 10 wt% 바인더 혼합물을 얻었다. 배합에서 이 바인더의 더 적은 양은 부품의 일체성을 심각하게 손상하였다 (데이터는 나타내지 않음). 혼합된 분말을 230℃로 설정된 3" ID 예열된 몰드에 넣었다. 혼합물을 5 분간 유지한 후 7000 psig로 가압하고 10 분 동안 일정한 압력을 유지하였다. 몰드 온도가 < 150℃일 때에, 샘플을 감압하고 방출했다. 표 2에 나타낸 바와 같이, Kyblock®를 갖는 알칼리 활성탄 모노리스의 성능은 PTFE 바인더를 사용한 성능에 매우 필적하였으며, 수성 메틸 셀룰로오스 바인더보다 우수한, 이의 낮은 체적 용량을 가졌다. Example 3: The alkali activated carbon bonded with Kyblock ® FG-81. Mixing the alkali activated carbon in Kyblock ® FG-81 and Oster blender for 3 minutes to give a total solids compared to 10 wt% binder mixture. The smaller amount of this binder in the formulation seriously damaged the integrity of the part (data not shown). The mixed powder was placed in a 3 " ID preheated mold set at 230 DEG C. The mixture was held for 5 minutes and then pressurized to 7000 psig and maintained at a constant pressure for 10 minutes When the mold temperature was < As shown in Table 2, with Kyblock < ( R) > The performance of the alkaline activated carbon monolith was comparable to that of the PTFE binder and had a lower volume capacity, better than the aqueous methyl cellulose binder.
실시예 4: UHMWPE로 결합된 코코넛 껍질 유래의 활성탄. 코코넛 껍질에서 유래된 활성탄은 많은 용도로 사용되며 세계에서 가장 상업적으로 널리 사용되는 활성탄이다. 실시예에서 사용된 코코넛 탄소는 Calgon Corporation으로부터 상업적으로 구입하였다. 실시예 4는 Oster 블렌더에서 코코넛 카본과 UHMWPE (Celanese Corporation의 GUR®)을 1 분 동안 혼합하여 15 wt% 바인더를 갖는 블렌드를 얻음으로써 제조되었다. 낮은 바인더 농도는 구조적 부품을 형성하기에 충분하지 않았다 (데이터는 나타내지 않음). 부품은 232℃의 온도 판독값으로 예열된 1.5 인치 ID 몰드에 블렌드를 첨가하고 30분 동안 유지한 후, 1 분 동안 15,000 psig로 가압하여 제조하였다. 상기 부품의 성능 값은 본 개시사항의 실시예와 비교할 때 실질적으로 더 좋지 않았다. 이는 원하는 범위의 공극 체적의 양이 적고, 바람직한 공극 체적을 현저하게 손상시키는 활성탄에 대한 바인더 영향 때문이다. Example 4: Activated carbon derived from coconut shell bonded with UHMWPE. Activated carbon derived from coconut shells is used for many purposes and is the most commercially used activated carbon in the world. The coconut carbon used in the examples was purchased commercially from Calgon Corporation. Example 4 was prepared by mixing coconut carbon and UHMWPE (GUR ® from Celanese Corporation) in an Oster blender for 1 minute to obtain a blend with 15 wt% binder. Low binder concentrations were not sufficient to form structural components (data not shown). The parts were prepared by adding a blend to a 1.5 inch ID mold preheated to a temperature reading of 232 DEG C, holding it for 30 minutes, and then pressurizing to 15,000 psig for 1 minute. The performance values of the parts were substantially less than those of the embodiments of the present disclosure. This is due to the binder effect on the activated carbon which has a small amount of pore volume in the desired range and significantly degrades the desired pore volume.
실시예 5: CMC와 결합된 코코넛 껍질 유래의 활성탄. 코코넛 껍질에서 유래된 활성탄을 실시예 1에 개략적으로 기재한 방법에 의해 모노리스 부품으로 제조하였다. CMC 결합 모노리스 실시예 5는 실시예 4 (즉, UHMWPE로 결합된 코코넛 껍질 활성탄)보다 우수한 체적 성능을 가졌다. 그러나, 두 코코넛 껍질 모노리스 (즉, CMC 또는 UHMWPE로 결합됨)는 유사한 중량 성능을 가졌다. 코코넛 카본은 비교적 고밀도인 탄소로 알려져 있으며, 이는 실시예 4 및 5의 광범위한 열등한 중량 성능 (높은 lb/GGE)에 반영된다. Example 5 Activated Carbon from Coconut Shell Combined with CMC. Activated carbon derived from a coconut shell was prepared as a monolithic component by the method outlined in Example 1. CMC Bonded Monolith Example 5 had better volume performance than Example 4 (i.e., coconut shell activated carbon bonded with UHMWPE). However, two coconut shell monoliths (i.e., coupled with CMC or UHMWPE) had similar weight performance. Coconut carbon is known as a relatively dense carbon, which is reflected in the broad inferior weight performance (high lb / GGE) of Examples 4 and 5.
실시예 6: CMC와 결합된 Nuchar ® SA-1500. Nuchar® SA-1500 활성탄은 큰 미세 공극 크기에서 상당한 양의 공극 체적을 가지며, 상기한 바와 같이, 9-12Å인, 천연 가스 흡착에 사용된 종래의 흡착제의 초점(focal poin)보다 훨씬 더 큰; 20-50Å 크기에서 상당량의 중간 공극 체적을 갖는 것을 특징으로 한다. 모노리스는 Nuchar®SA-1500 탄소뿐만 아니라 2wt% 폴리에스테르 6 데니어 × ¼인치 길이의 비-결합 섬유 (예, 88 wt%의 탄소, 10 wt%의 CMC, 2 wt%의 섬유 배합으로 한, Fiber Innovation Technology, Inc.의 4DG® 섬유)를 사용하여 실시예 1에 개략적으로 기재된 바와 같이 형성되었다. 폴리에스테르 섬유는 건조 및 경화 단계를 통한 모노리스로부터 내부 습기의 위킹 (wicking)을 개선하고, 이에 따라 결과물인 모노리스 물품의 물리적 일체성을 개선하기 위한, 공정에 대한 복잡성의 추가 수준이었다. 실시예 6은 가역적 천연 가스 저장 용량 측면에서 코코넛 탄소 실시예보다 상당히 우수하게 수행되었지만, 이의 성능은 알칼리 활성탄의 실시예, 또는 Nuchar®와 본원에 기재된 비-수성 바인더를 함유하는 실시예에 비하여 열등했다. Example 6: Nuchar ® SA-1500 in combination with CMC. Nuchar ® SA-1500 active carbon is much greater than has a significant amount of void volume in the larger micropores size, as described above, a 9-12Å, the focus of the conventional adsorbent used for gas adsorption (focal poin); Characterized by having a significant mesopore volume at 20-50 ANGSTROM. Monoliths include Nuchar ® SA-1500 carbon as well as 2
실시예 7: UHMWPE로 결합된 Nuchar ® SA-1500 활성탄. Nuchar® SA-1500 및 UHMWPE (Celanese Corporation에 의한 GUR)을 실시예 4에 개략적으로 기재된 바와 같이 혼합하여 모노리스를 형성하였다. UHMWPE는 원하는 범위의 공극 체적을 현저히 감소 시켰으며, 이는 관찰된 더 열악한 중량 및 체적 성능과 직접 관련이 있다. Example 7: The combination as UHMWPE Nuchar ® SA-1500 active carbon. It was mixed as described for Nuchar ® SA-1500 and UHMWPE (GUR by the Celanese Corporation) in Example 4 in schematic form a monolith. UHMWPE significantly reduced the pore volume of the desired range, which is directly related to the worse weight and volume performance observed.
실시예 8: PTFE로 결합된 Nuchar ® SA-1500 활성탄. Nuchar® SA-1500 및 60 wt% 폴리테트라플루오로에틸렌 분산액을 19:1 Nuchar® SA-1500 대 폴리테트라플루오로에틸렌 (즉, 5 wt% PTFE)의 비율로 혼합하였다. 상기 물질을 실시예 2에서와 같이 유사한 물의 첨가로 블렌딩한 다음, 트레이 오븐 (110℃로 설정)에서 건조시켜 물을 증발시켰다. 건조 물질을 210℃로 예열된 3 인치 ID 압축 몰드에 넣고 5 분간 유지한 다음, 7,000 psi로 가압하고 10 분 동안 일정한 압력을 유지하였다. 열의 사용은 원하는 영역의 공극 체적의 낮은 폐색으로 탄소와 바인더의 압축이 개선되어, CMC 및 UHMWPE에 비해 우수한 체적 성능을 나타낸다. 나아가, 바인더의 양이 적으면 모노리스에 더 많은 흡착제를 사용할 수 있다. 실시예 8에 대한 천연 가스 흡착 성능 시험은 1L Parr 스테인레스 스틸 반응기에서 수행되었음이 언급된다. 천연 가스/메탄 흡착 성능을 결정하기 위해 이전에 개략적으로 기재된 단계의 순서는, 압력 용기에서 모노리스의 직경에 더 잘 맞추기 위해 알루미늄 슬리브가 삽입된 것을 제외하고는 동일하게 유지되었다. Parr의 이점은 더 큰 내부 체적이 실제 연료 탱크의 내부 체적에 더 가깝고, 더 큰 샘플 크기는 모노리스 외부 치수의 외부의 공극 스페이드(void spade)에 있는 천연 가스에 대한 PV = znRT 보정의 크기를 감소시킨다는 것이다. Example 8: Nuchar ® SA-1500 activated carbon bonded with PTFE. Ratio were mixed in a 1 Nuchar ® SA-1500 dae polytetrafluoroethylene (i. E., 5 wt% PTFE) as: Nuchar ® SA-1500 and 60 wt% of ethylene dispersion 19 as polytetrafluoroethylene. The material was blended with the addition of similar water as in Example 2 and then dried in a tray oven (set at 110 DEG C) to evaporate the water. The dried material was placed in a 3 inch ID compression mold preheated to 210 < 0 > C and held for 5 minutes, then pressurized to 7,000 psi and maintained at constant pressure for 10 minutes. The use of heat improves the compression of the carbon and the binder due to the low closure of the pore volume of the desired area, which exhibits superior volume performance compared to CMC and UHMWPE. Further, if the amount of binder is small, more adsorbent can be used in the monolith. It is mentioned that the natural gas adsorption performance test for Example 8 was carried out in a 1 L Parr stainless steel reactor. The order of steps previously outlined to determine natural gas / methane adsorption performance remained the same except that an aluminum sleeve was inserted to better match the diameter of the monolith in the pressure vessel. The advantage of Parr is that the larger internal volume is closer to the internal volume of the actual fuel tank and the larger sample size reduces the size of the PV = znRT correction for natural gas in the void spade outside the monolith outer dimensions .
모노리스 크기의 치수 및 체적 일관성Monolith size dimensions and volume consistency
표 3, 도 7, 및 도 8은 대체 바인더 배합물로 제조된 실린더형 모노리스의 치수 및 체적의 일관성을 비교한다. 아래에 설명된 바와 같이, 천연 가스 저장 모노리스를 생산하는 단계에서 작은 치수 변화 또는 체적 변화, 및 이러한 변화에 거의 변동이 없는 것은 연료 탱크의 저장 성능을 극대화하는데 매우 중요하다. Tables 3, 7, and 8 compare the consistency of dimensions and volumes of cylindrical monoliths made with alternative binder formulations. As described below, minor dimensional changes or volume changes at the stage of producing the natural gas storage monolith, and little variation in such changes, are critical to maximizing the storage performance of the fuel tank.
퍼센트 직경 변화, dD는 처음에 성형된 모노리스의 직경에 대한, 처음에 성형된 직경 (구체적으로, 몰드 또는 압출 다이의 내경)과 몰드로부터의 압출 또는 제거 후의, 그리고 임의의 후속 건조 또는 열처리 후의, 최종 모노리스의 측정된 직경의 퍼센트 차이이다. 퍼센트 체적 변화, dV은 이의 초기 성형으로부터, 임의의 건조 및 열처리 후 이의 최종 상태까지의 모노리스 체적의 상대적 변화이며, 측정된 dD 값의 큐빅 효과(cubic effect)로 유도되었다. 이와 같이, 표 3의 dV 값은 100 [(1 + dD/100)3-1]로서 계산되었다. 체적 변화 범위(Volume Change Range), VCR은 표 3의 각 바인더 타입에 대한 최대 및 최소 dV 값의 차이였으며 (예, CMC 바인더 실시예에 대한 VCR은, -15.0%와 -20.6%의 차이로서, 5.6%임), 특정한 바인더로 형성되는 모노리스에 대한 체적의 가변성의 척도이다.The percent diameter change, dD, is calculated by multiplying the diameter of the initially formed monolith by the diameter of the initially formed diameter (specifically, the inner diameter of the mold or extrusion die) and after extrusion or removal from the mold and after any subsequent drying or heat treatment, It is the percentage difference of the measured diameter of the final monolith. Percent volumetric change, dV, is the relative change of the monolith volume from its initial molding, to any final drying and post-heat treatment thereof, and is induced by the cubic effect of the measured dD values. Thus, the dV value in Table 3 was calculated as 100 [(1 + dD / 100) 3 -1]. The volume change range, VCR, is the difference between the maximum and minimum dV values for each binder type in Table 3 (e.g., the VCR for the CMC binder embodiment is -15.0% and -20.6% 5.6%), a measure of the volume variability for the monolith formed with a particular binder.
표 3. 대체 바인더로 제조된 경우의 모노리스의 치수 및 체적 일관성 비교Table 3. Dimensional and volume consistency comparisons of monoliths made with alternative binders
농도,
wt%bookbinder
density,
wt%
변화,
(dD), %diameter
change,
(dD),%
변화,
(dD), %volume
change,
(dD),%
본 개시사항의 모노리스 실시예 9-11: PTFE로 결합된 Nuchar ® SA-1500. PTFE-결합된 Nuchar® SA-1500의 실린더형 모노리스는 동일한 바인더, 동일한 5 wt% 바인더 함량 및 성형용의 동일한 3.00" 내경 몰드를 사용하여, 실시예 8과 동일한 방식으로 제조되었다. Monolith embodiment 9-11 of the present disclosure: combined with PTFE Nuchar ® SA-1500. A cylindrical monolith of PTFE- bonded Nuchar ® SA-1500 using the same 3.00 "diameter mold for the same binder, the same 5 wt% binder content and molding, was produced in the same manner as in Example 8.
본 개시사항의 모노리스 실시예 12-14: KYBLOCK ® 결합된-모노리스. KYBLOCK®-결합된 활성탄의 실린더형 모노리스는 동일한 바인더, 동일한 10 wt% 바인더 함량 및 성형용의 3.00" 내경 몰드를 사용하여, 실시예 3과 동일한 방식으로 제조되었다. 인산 목재-기반 탄소 'P'가 실시예 12의 제조에 사용되었다. 실시예 13 및 14 각각에 사용된 다른 인산-활성화된 A 및 KOH-활성화 목재-기반 탄소는 실험실에서 제조되었다. PICA PW-2는 아마도 열적으로 활성화된 상업용 등급의, 코코넛-기반 탄소이다. Monoliths of this disclosure Examples 12-14: KYBLOCK ® bonded-monolith. The cylindrical monolith of KYBLOCK ® -bonded activated carbon was prepared in the same manner as in Example 3, using the same binder, the same 10 wt% binder content, and a 3.00 "inner diameter mold for molding. The phosphoric acid wood- Were used in the preparation of Example 12. The other phosphoric acid-activated A and KOH-activated wood-based carbon used in each of Examples 13 and 14 were prepared in the laboratory. PICA PW-2 is a thermally activated commercial Grade, coconut-based carbon.
비교예 15-23: CMC와 결합된 목재-기반 인산-활성탄. CMC-결합된 활성탄의 실린더형 모노리스는 7HF-등급 Aqualon® CMC를 바인더로 그리고 성형용 4.00" 내경 몰드를 사용하여 제조되었다. 모노리스 제조에 사용된 인산-활성화 목재-기반 탄소 A 내지 I는 다른 공극 체적 및 공극 크기 분포로 실험실에서 제조되었다. 모노리스용 배합물은 85.5 wt%의 활성탄, 12.5 wt%의 CMC 및 2 wt%의 폴리에스테르 6 데니어 x ¼인치 섬유 (Fiber Innovation Technology, Inc.의 4DG®)였다. 공정은 건조 성분을 파일럿 Simpson 뮬러 혼합기에 첨가하고 5 분 동안 혼합한 다음, 물을 첨가하여 액체 대 고체의 총 농도가 1:1이 되도록 하고, 그 후에, 추가로 35 분 동안 혼합하는 것으로 구성되었다. 비-결합 폴리에스테르 섬유 성분은 공정 단계를 통해 모노리스의 일체성을 향상시켰다. COMPARATIVE EXAMPLES 15-23: Wood-based phosphoric acid-activated carbon combined with CMC. Cylindrical monoliths of CMC-bonded activated carbon were prepared using 7HF-grade Aqualon ( R) CMC as binder and 4.00 " inner diameter mold for molding. Phosphoric acid-activated wood- The monolithic formulation contained 85.5 wt% activated carbon, 12.5 wt% CMC, and 2
도 7 및 표 3에 나타낸 바와 같이, PTFE 및 KYBLOCK® 바인더를 사용한 본 개시사항의 실시예는, CMC-결합된 비교예와 비교하여, 그 변화에 있어서 훨씬 적은 변동성과 함께, 이의 초기 형성된 치수의 직경과 비교하여 훨씬 작은 직경 변화, dD를 경험하였다. 도 8에 도시된 바와 같이, 결과적인 체적 변화 및 체적 변화 범위는 본 개시의 실시예에 대해 훨씬 낮았다. As it is shown in Fig. 7 and Table 3, PTFE and KYBLOCK ® present disclosure with details binder embodiment, as compared to Comparative Example coupled CMC-, with significantly less variability in the change, the dimensions thereof, the initially formed I experienced a much smaller diameter change, dD, compared to the diameter. As shown in Figure 8, the resulting volume and volume change ranges were much lower for the embodiments of this disclosure.
흡착제의 최대 충전은 탱크의 저장 용량을 극대화하고, 제조 도중 탱크에서 탱크로의 흡착제 충전이 보다 일관되게 제공되므로, 체적 변화 범위에 대한 더 작은 값이 ANG 연료 탱크용으로 생산된 흡착제 모노리스에 대하여 특히 바람직하다. 즉, 설정된 목표 치수 이하의 모노리스를 수용하기 위해 구성된 탱크의 경우, 모노리스 치수의 적은 변동성은 모노리스가 탱크 설계 목표에 더 근접한 치수로 일관되게 형성될 수 있도록 하며, 따라서 탱크가 보다 크고 보다 일관된 흡착제의 충전을 가능하게 하며, 이에 따라 보다 크고 보다 일관된 연료 저장 용량이 실현된다. 나아가, 연료 탱크 용기 내부 치수의 내부 치수에 더 근접한 모노리스를 사용하는 경우, 사용 중에 모노리스 충전물의 이동 및 저하 기회가 적어지며, 이는 특히 승용차에 바람직하며, 그렇지 않으면, 균열된 모노리스로부터의 시간 경과에 따라, 예를 들어, 소음 및 덜컹거리는 소리(rattle)가 난다. 따라서, 본원에 기재된 바와 같이, 기계적 접착에 기초한 바인더를 사용함으로써, 유용한 흡착성 다공성의 거의 일관된 유지를 가질뿐만 아니라, 크게 단순화된 공정을 수용하는 것 이외에도, 수용성 또는 가용화된 바인더와 비하여, 연료 탱크에서 더 크고 신뢰성있는 흡착제 충전이 가능하다.Since the maximum charge of the adsorbent maximizes the storage capacity of the tank and the charge of the adsorbent from the tank to the tank during manufacture is more consistently provided, a smaller value for the range of volume change is obtained, particularly for the adsorbent monolith produced for the ANG fuel tank desirable. That is, for a tank configured to accommodate monoliths below a set target dimension, the low variability of the monolith dimensions allows the monolith to be consistently formed with dimensions closer to the tank design goals, and thus allows the tank to have a larger, more consistent adsorbent Thereby enabling a larger and more consistent fuel storage capacity. Further, when using a monolith that is closer to the internal dimensions of the fuel tank container interior dimensions, there is less chance of movement and degradation of the monolithic filler in use, which is particularly desirable for passenger cars; otherwise, over time from the cracked monolith Thus, for example, there is noise and rattle. Thus, in addition to having a substantially coherent retention of useful adsorptive porosity, as well as accepting a greatly simplified process, the use of a binder based on mechanical adhesion, as described herein, Larger and more reliable adsorbent charging is possible.
예시적인 공극 체적 및 회수가능한 NG 저장을 갖는 모노리스의 추가의 실시예. 표 4 및 도 9는 모노리스 체적에 기초한 예시적인 공극 체적, 및 회수 가능하거나 가역적 저장 용량을 갖는 본 개시사항의 모노리스의 추가적인 실시예를 나타낸다. A further embodiment of a monolith having an exemplary pore volume and a recoverable NG storage. Tables 4 and 9 show additional embodiments of the monoliths of this disclosure having exemplary pore volumes based on monolith volumes, and recoverable or reversible storage capacities.
체적 모노리스 기준에 대한 가역적 NG 용량, g/LM은 "100g-M 당" 에서 "kg-M 당"으로 변환하기 위해 가역적 NG 용량 (g/100g-M)에 10을 곱하고, 그 후에, 모노리스 밀도 (kg/L)를 곱하여 g/L을 산출함으로써 결정되었다. The reversible NG capacity, g / LM, relative to the volumetric monolith criteria is multiplied by 10 to the reversible NG capacity (g / 100g-M) to convert from " per 100g-M " (kg / L) to calculate g / L.
표 4. 모노리스 체적에 기초한 본 개시사항의 예시적인 모노리스의 예시적인 공극 체적 및 회수 가능하거나 가역적 저장 용량Table 4. Exemplary pore volume of an exemplary monolith of this disclosure based on monolith volume and recoverable or reversible storage capacity
kg/LMonolith density,
kg / L
체적
9-27Å 크기,
cc/g-Mair gap
volume
9-27A in size,
cc / gM
9-27Å 크기,
cc/L-MPore volume
9-27A in size,
cc / LM
g/100g-MReversible NG capacity,
g / 100g-M
g per L-MReversible NG capacity,
g per LM
활성화Wood-based KOH
활성화Wood-based KOH
Activation
The heated 10 wt% KYBLOCK
본 개시사항의 모노리스 실시예 24-28: PTFE로 결합된 목재-기반 인산-활성탄. 실시예 24 내지 28은 실시예 2와 유사하게 제조되었다. 모노리스 실시예를 제조하는데 사용된 인산-활성화 목재-기반 탄소 K 내지 O는 다른 공극 체적 및 공극 크기 분포로 제조되었다. 이들 실시예의 모노리스 형성과 대조적으로, 실시예 8은 압축 단계의 일부로서 가열을 사용하였다. Monoliths of this disclosure Examples 24-28: Wood-based phosphoric acid-activated carbon bonded with PTFE. Examples 24-28 were prepared similarly to Example 2. The phosphoric acid-activated wood-based carbons K to O used to make the monolith embodiment were prepared with different pore volume and pore size distributions. In contrast to the monolith formation of these examples, Example 8 used heating as part of the compression step.
도 9는, 표 4의 이들 대체가능한 결합된 흡착제에 대한 체적 기준에 대하여, 크기/직경이 9-27Å인 공극에서 증가된 공극 체적으로 천연 가스에 대한 가역적 저장 성능의 증가가 있음을 보여준다. 본 개시사항의 모노리스의 실시예 2, 3 및 8은 사용된 열 또는 특별한 KOH 활성화 방법 하에의 압축에 의해, 실시예 24-28의 경향보다 높은 성능 향상을 갖는 것으로 보인다. 실시예 24 내지 28에 대해 측정된 9-27Å 크기 공극 체적을 초과하는 몇몇 실시예에 대한 향상된 용량에 대한 경향과는 무관하게, 9-27Å 크기의 예외적인 NG 공극 체적을 갖는 모노리스 물품이 본원에 기재된 방법에 의해 약 200 cc/L-모노리스 초과, 및 약 80 g/L-모노리스 초과 (약 32 L-M/GGE 미만)의 가역적 천연 가스 용량으로 용이하게 제조되었다. Figure 9 shows that there is an increase in reversible storage performance for natural gas with increased pore volume in pores with size / diameter 9-27 A, relative to the volume reference for these replaceable combined adsorbents in Table 4. [ Examples 2, 3 and 8 of the monoliths of this disclosure appear to have a higher performance improvement than the trends of Examples 24-28 by compression under heat or special KOH activation methods used. Regardless of the trend towards improved capacity for some embodiments exceeding the pore volume of 9-27 A measured for Examples 24-28, a monolith article having an exceptional NG pore volume of 9-27 ANGSTROM Monolith excess and about 80 g / L monolith (less than about 32 LM / GGE) reversible natural gas capacity by the method described.
추가적인 비수성 바인더 실시예. 상기 실시예에서 사용된 것 이외의 대체가능한 중합체는 전단에 의한 성분의 블렌딩, 블렌드의 건조 및 잘-형성된 실린더형 모노리스를 생성하기 위한 건조 블렌드의 최종 가열 압축에 의한 간단한 방법으로 탄소를 성공적으로 결합시키는 것으로 밝혀졌다. 활성탄은 상업용-등급 Nuchar™ SA-1500이었다. 전형적인 절차는 총 고형분 기준으로 약 10 wt%의 중합체를 첨가된 물과 혼합하여 모르타르 및 막자에서 전체 혼합물 수분 함량이 50 wt%이 되도록 하고, 그 후, 블렌드를 110℃에서 밤새 건조시킨 다음, 건조된 블렌드를 고분자의 연화점보다 10℃ 높은 온도로 가열된 피스톤 다이 몰드에서 압축하는 것이었다. Additional non-aqueous binder embodiments. Substitutable polymers other than those used in the above examples can be successfully combined with carbon in a simple manner by blending the components by shearing, drying the blend and final hot pressing of the dry blend to produce a well-formed cylindrical monolith . Activated carbon was a commercial-grade Nuchar ™ SA-1500. A typical procedure is to mix about 10 wt% of polymer with total solids based on water to make the total mixture moisture content in the mortar and pestle to 50 wt%, then dry the blend at 110 < 0 > C overnight, The resulting blend was compressed in a piston die mold heated to a temperature 10 [deg.] C above the softening point of the polymer.
폴리페닐렌 술파이드 (PPS) . Celanese Fortron® 0205B4-등급 폴리페닐렌 술파이드 분말 (수분 8 wt%)을 시험하여 성공적으로 실린더형 모노리스로 형성하였다. 절차는 모르타르에 32.87 g의 활성탄을 첨가한 다음, 17.8 g의 물에 희석/분산된 2.67 g의 FEP의 피펫 분취량을 첨가하는 것이었다. 혼합물을 막자로 2 분 동안 블렌드 하고, 그 후에 건조시켰다. 1" 내경 피스톤 다이 몰드는 250℃로 가열되었다. 3.05 g의 건조 물질의 분취량을 몰드에 첨가하고 몰드를 2500 psig로 가압하고 250℃에서 5 분간 유지하였다. 몰드를 약 2.5℃/분으로 50℃로 냉각시켰다. 성형된 모노리스 부품을 서서히 감압시키고 조심스럽게 배출시켰다. 우수한 부품(part)가 생성되었다. Polyphenylene sulfide (PPS) . Celanese Fortron ® 0205B4- rates by testing the polyphenylene sulfide powder (
폴리이미드. Michelman HP1632-등급 폴리이미드 분산물 (고형분 14.9 wt%)을 시험하여 실린더형 모노리스로 성공적으로 형성하였다. 절차는 모르타르에 16.34g의 활성탄을 첨가한 다음, 1.4g의 물로 희석된 8.95g의 폴리이미드의 피펫 분취량을 첨가하는 것이었다. 혼합물을 막자로 90 초 동안 블렌드하고, 그 후, 건조시켰다. 1" 내경 피스톤 다이 몰드는 240℃로 가열되었다. 건조 물질 5.16g의 분취량을 몰드에 첨가하고 몰드를 2 분 휴지 후에 2500 psig로 가압하고 250℃에서 5.75 분 동안 유지시켰다. 몰드를 약 2.5℃/분으로 50℃로 냉각시켰다. 성형된 모노리스 부품을 서서히 감압시키고 조심스럽게 배출시켰다. 우수한 부품이 생성되었다. Polyimide. A Michelman HP1632-grade polyimide dispersion (14.9 wt% solids) was tested and successfully formed into a cylindrical monolith. The procedure was to add 16.34 g of activated carbon to the mortar followed by the addition of a pipette aliquot of 8.95 g of polyimide diluted with 1.4 g of water. The mixture was blended in a mortar for 90 seconds and then dried. 1 " inner piston die mold was heated to 240 DEG C. An aliquot of 5.16 grams of dry matter was added to the mold and the mold was pressurized to 2500 psig after 2 minutes of rest and maintained at 250 DEG C for 5.75 minutes. / Min to 50 DEG C. The molded monolithic parts were slowly depressurized and carefully vented.
폴리아미드 (나일론 66). Michelman PA845H-등급 폴리아미드 분산물 (29.3 wt% 고형분)을 시험하여 실린더형 모노리스로 성공적으로 형성하였다. 절차는 모르타르에 활성탄 16.34g을 첨가한 다음, 5.83g의 물로 희석된 4.56g의 폴리아미드의 피펫 분취량을 첨가하는 것이었다. 혼합물을 막자로 90 초 동안 블렌드하고, 그 후에, 건조시켰다. 1" 내경 피스톤 다이 몰드는 190℃로 가열되었다. 건조 물질 4.62g의 분취량을 몰드에 첨가하고 몰드를 2 분 휴지 후에 2500 psig로 가압하고 250℃에서 5 분간 유지하였다. 몰드를 약 2.5℃/분으로 50℃로 냉각시켰다. 성형된 모노리스 부품을 서서히 감압시키고 조심스럽게 배출시켰다. 우수한 부품이 생성되었다. 대체 사용가능한 폴리아미드, Michelman PA874-등급 분산물 (고형분 18.3 wt%)은 유사하게 우수한 모노리스를 산출했다. 이 실시예에서, 동일한 양의 활성탄을 물 3.07g으로 희석된 분산물 7.28g과 혼합하였다. 압축되는 건조 블렌드의 양은 3.39g이었다. 다른 모든 조건은 동일했다. Polyamide (nylon 66). A Michelman PA845H-grade polyamide dispersion (29.3 wt% solids) was tested and successfully formed into a cylindrical monolith. The procedure was to add 16.34 g of activated carbon to the mortar and then add a pipette aliquot of 4.56 g of polyamide diluted with 5.83 g of water. The mixture was blended in a mortar for 90 seconds and then dried. 1 " inner piston die mold was heated to 190 DEG C. An aliquot of 4.62 grams of dry material was added to the mold and the mold was pressurized to 2500 psig after 2 minutes of hibernation and held for 5 minutes at 250 DEG C. The mold was heated to about 2.5 DEG C / The Michelman PA874-grade dispersion (18.3 wt% solids), available as an alternative polyamide, is a similarly good monolithic dispersion, In this example, the same amount of activated carbon was mixed with 7.28 g of the dispersion diluted to 3.07 g of water. The amount of dry blend to be compressed was 3.39 g. All other conditions were the same.
퍼플루오로알콕시 알칸. Chemours PFAD 335D-등급 퍼플루오로알콕시 알칸 (PFA) 분산물 (60.75 wt% 고형분)을 시험하여 성공적으로 실린더형 모노리스로 형성하였다. 절차는 모르타르에 32.7g의 활성탄을 첨가한 다음, 16.3g의 물로 희석된 PFA 4.39g의 피펫 분취량을 첨가하는 것이었다. 혼합물을 막자로 120 초 동안 블렌드하고, 그 후에 건조시켰다. 1" 내경 피스톤 다이 몰드는 190℃로 가열되었다. 건조 물질 3.23g의 분취량을 몰드에 첨가하고 몰드를 2 분 휴지 후에 2500 psig로 가압하고 190℃에서 5 분간 유지하였다. 몰드를 약 2.5℃/분으로 50℃로 냉각시켰다. 성형된 모노리스 부품을 서서히 감압시키고 조심스럽게 배출시켰다. 우수한 부품이 생성되었다. Perfluoroalkoxyalkane. The Chemours PFAD 335D-grade perfluoroalkoxyalkane (PFA) dispersion (60.75 wt% solids) was successfully tested and formed into a cylindrical monolith. The procedure was to add 32.7 g of activated carbon to the mortar followed by the addition of a pipet aliquot of 4.39 g of PFA diluted with 16.3 g of water. The mixture was blended in a mortar for 120 seconds and then dried. 1 " diameter piston die mold was heated to 190 DEG C. An aliquot of 3.23 grams of dry material was added to the mold and the mold was pressurized to 2500 psig after 2 minutes of rest and held for 5 minutes at 190 DEG C. The mold was cooled to about 2.5 DEG C / Min to 50 DEG C. The molded monolithic parts were slowly depressurized and carefully vented.
플루오르화 에틸렌 프로필렌. Chemours FEPD 121-등급의 플루오르화 에틸렌 프로필렌 분산물 (수분 8 wt%)을 시험하여 성공적으로 실린더형 모노리스로 형성하였다. 절차는 모르타르에 32.69 g의 활성탄을 첨가한 다음, 16.9 g의 물에 희석/분산된 4.62 g의 FEP의 피펫 분취량을 첨가하는 것이었다. 혼합물을 막자로 2 분 동안 블렌드하고, 그 후에 건조시켰다. 1" 내경 피스톤 다이 몰드는 190℃로 가열되었다. 건조 물질 3.40g의 분취량을 몰드에 첨가하고 몰드를 2 분간 휴지 후 2500 psig로 가압하고 190℃에서 5 분간 유지하였다. 몰드를 약 2.5℃/분으로 50℃로 냉각시켰다. 성형된 모노리스 부품을 서서히 감압시키고 조심스럽게 배출시켰다. 우수한 부품이 생성되었다. Fluorinated Ethylene Propylene. A Chemours FEPD 121-grade fluorinated ethylene propylene dispersion (8 wt% moisture) was tested and successfully formed into a cylindrical monolith. The procedure was to add 32.69 g of activated carbon to the mortar followed by the addition of a pipette aliquot of 4.62 g of FEP diluted / dispersed in 16.9 g of water. The mixture was blended for 2 minutes with a mortar and then dried. 1 " inner piston die mold was heated to 190 DEG C. An aliquot of 3.40 grams of dry material was added to the mold, the mold was paused for 2 minutes and then pressurized to 2500 psig and held at 190 DEG C for 5 minutes. Min to 50 DEG C. The molded monolithic parts were slowly depressurized and carefully vented.
본 개시사항의 경량 모노리스 실시예The lightweight monolith embodiment of the present disclosure
상대적으로 낮은 표면적 (예, N2 BET 표면적으로 측정된 < 1400 m2/g)의 "경질(hard)" 탄소가 결합된 모노리스 블록의 제조에 사용되었는데, 이는 이들 탄소는 공지된 제조 기술 상태 (예, WO2017/031260)에 용이하게 적용될 수 있으며, 이는 이들 블록이 전형적으로 사용되는 여과 용도에 만족할 만하다. 대조적으로, 1400+ m2/g 영역을 갖는 연질 탄소(soft carbons)는 모노리스의 경제적인 생산을 저해하지만, 이들 물질은 천연 가스 저장 능력이 뛰어나다는 것을 발견했다.Quot; hard " carbon-bonded monolith blocks with relatively low surface area (e. G., ≪ 1400 m 2 / g as measured by N 2 BET surface area) WO2017 / 031260), which is satisfactory for filtration applications in which these blocks are typically used. In contrast, soft carbons with a 1400+ m 2 / g area inhibited the economical production of monoliths, but found that these materials have excellent natural gas storage capacity.
천연 가스 저장을 위한 모노리스 블록은 모노리스 배합에 연질 탄소만을 사용하는 본 개시사항의 비-수성 바인더 시스템 및 본 개시사항의 방법에 의해 용이하게 제조될 수 있음이 밝혀졌다. 연질 탄소의 부가적인 장점은 연료 탱크에 대한 모노리스 충전 중량을 현저하게 감소시킨다는 것이다. 도 5는 ANG 연료 탱크의 등가 GGE 연료 용량 및 ANG 탱크의 체적 측면에서, 본 개시사항에 의해 성형된 연질 탄소의 우수한 중량을 도시한다. 차량 중량의 30 lb 감소로 연비가 1% 향상될 것이라는 예상을 사용하면, 저 밀도 (단위 체적당 낮은 질량) 모노리스를 형성하는 고표면적의 "연질" 탄소를 사용함으로써, 표 5의 실시예에 대한 1.8% 내지 3.9%의 저장된 연료의 에너지 값을 초과하는, 차량 범위에서 현저한 증가가 있다는 것이 명백하다. 따라서 입자 흡착제 분말을 모노리스에 조밀하게 충전함으로써, 천연 가스 흡착 용량에 가치가 있으며, 그렇게 함으로써 얻어지는 낮은 모노리스 질량으로 회수 가능한 연료 가스를 초과하는 차량 범위에 부가 가치를 갖는다. It has been found that monolith blocks for the storage of natural gas can be readily prepared by the methods of this disclosure and non-aqueous binder systems of this disclosure using only soft carbon for monolith formulation. An additional advantage of soft carbon is that it significantly reduces the monolithic fill weight for the fuel tank. Figure 5 shows the superior weight of the soft carbon formed by this disclosure, in terms of the equivalent GGE fuel capacity of the ANG fuel tank and the volume of the ANG tank. Using the expectation that a 30% reduction in vehicle weight would result in a 1% improvement in fuel economy, the use of high surface area " soft " carbon to form low density (low mass per unit volume) monoliths, It is clear that there is a significant increase in the vehicle range, exceeding the energy value of the stored fuel from 1.8% to 3.9%. Thus, by densely charging the particle adsorbent powder into the monolith, it is valuable for the natural gas adsorption capacity and has added value to the vehicle range exceeding the recoverable fuel gas in the low monolith mass obtained thereby.
표 5. 본 개시사항의 실시예의 그룹 내에서, ANG 연료 탱크에 대한 저밀도, 경질 탄소-기반 모노리스에 의한 차량 중량 감소 및 개선된 연료 경제성Table 5. Vehicle weight reduction by low density, light carbon-based monoliths for ANG fuel tanks and improved fuel economy within the group of embodiments of this disclosure
Wood-based KOH-activation
Wood-based acid-activated
g/100gReversible NG capacity,
g / 100g
L-모노리스 당 gReversible NG capacity,
G-L per monolith
모노리스 Wt, lbFor 4GGE tanks,
Monolith Wt, lb
다수의 재급유 후 가역적 천연 가스 용량의 지속성. ANG 흡착제의 천연 가스 저장 성능에 대해 종종 간과되는 요소는 다수의 재급유 사이클 후의 초기 사이클 성능의 지속성, 즉 반복된 가압 및 감압 사이클에 의한 가역적 용량의 손실이다. 놀랍게도, 손실은 흡착제 물품 또는 모노리스의 제 1 사이클 보유 성능(retentivity performance)과 관련되며, 특히, 물품 또는 모노리스 리터 당 < 9Å 크기 cc 공극으로 정량화되는 물품에서 9Å 크기의 작은 미세 공극의 함량에 관련됨을 발견하였다. 따라서, 본 개시사항의 일부 구현예는 이들 < 9Å 크기의 공극이 함량이 적은 흡착제를 사용한다. Persistence of reversible natural gas capacity after multiple refueling. An often overlooked factor for the natural gas storage performance of ANG sorbents is the persistence of initial cycle performance after a number of refueling cycles, i.e. the loss of reversible capacity due to repeated pressurization and depressurization cycles. Surprisingly, the loss is related to the first cycle retention performance of the adsorbent article or monolith, and is related to the content of small micropores of 9 A in size, especially in articles quantified with < 9 angstroms < Respectively. Thus, some embodiments of the present disclosure use sorbents having a void content of these < 9A size.
표 6은 본 개시사항의 실시예 및 비교에에 대한, 밀도, 공극 크기의 범위에 대한 공극 체적, 천연 가스 가압-감압 테스트의 제 1 사이클에 대한 체적 보유력 및 가압-감압 테스트의 반복 사이클에 대한 가역적 천연 가스 용량을 갖는다. 표 6은 도 10, 11 및 12의 데이터를 제공한다.Table 6 is a graph showing the relationship between density, pore volume for a range of pore sizes, volume retention for a first cycle of a natural gas pressure-depressurization test, and volume retention for a repeat cycle of a pressure- And has a reversible natural gas capacity. Table 6 provides the data of Figures 10,11, and 12.
표 6. 본 개시사항의 실시예 및 비교예의 가압 및 감압의 반복 사이클Table 6. Repeated cycles of pressurization and depressurization of the examples and comparative examples of this disclosure
실시예 29는 실시예 6과 동일한 제조 절차로 88 wt%의 활성탄, 10 wt%의 CMC 바인더 및 2 wt%의 비-결합 섬유의 배합물을 사용하여 열적으로 활성화된 코코넛-기반 탄소로 제조되었다.Example 29 was made with thermally activated coconut-based carbon using a combination of 88 wt% activated carbon, 10 wt% CMC binder, and 2 wt% non-binding fibers in the same manufacturing procedure as in Example 6.
실시예 30은 실시예 6과 동일한 제조 절차로 90 wt%의 활성탄, 8 wt%의 CMC 및 2 wt%의 비-결합 섬유의 배합물을 사용하여 인산 활성 목재-기반 탄소로 제조되었다.Example 30 was made with phosphoric acid-activated wood-based carbon using a combination of 90 wt% activated carbon, 8 wt% CMC, and 2 wt% non-binding fibers in the same manufacturing procedure as in Example 6.
표 7은 본 개시사항의 모노리스의 실시예에 대한 밀도, 공극 크기의 범위에 대한 공극 체적 및 천연 가스 가압-감압 시험의 제 1 사이클에 대한 체적 보유력에 대한 추가 데이터를 갖는다. 표 6 및 7은 도 13 내지 도 16에 대한 데이터를 제공한다.Table 7 has additional data on the density for the monolith embodiment of this disclosure, the pore volume for a range of pore sizes, and the volume retention for the first cycle of the natural gas pressure-depressurization test. Tables 6 and 7 provide data for Figures 13-16.
표 7. 본 개시사항의 모노리스 실시예에 대한 공극 체적 분포 데이터Table 7. Pore volume distribution data for the monolithic embodiments of this disclosure
g/L-모노리스 가역적 용량에 기초한 도 10 및 제 1 사이클 가역적 용량과 비교한 퍼센트 누적 손실에 기초한 도 11에 도시한 바와 같이, 20 사이클에 대하여 시험된 두 실시예에 대하여, 모노리스 실시예 24는 주어진 사이클 수에 대한 가역적 천연 가스 저장 용량의 수준 측면에서, 특히 용량의 지속성(durability, 내구성)의 측면에서, 비교예 29에 비하여 우수하다. 즉, 비교예 29에 의한 후속 사이클에서의 현저한 추가 손실과는 대조적으로, 제 1 사이클과 비교된 처음 10 사이클에 대한 용량의 상대 손실은 실시예 24에서는 훨씬 적고, 후속적인 10 사이클에 의한 추가 손실은 없다.10 based on the g / L-monolith reversible capacity and the percent cumulative loss compared to the first cycle reversible capacity. For both examples tested for 20 cycles, monolithic Example 24 Is superior to Comparative Example 29 in terms of the level of reversible natural gas storage capacity for a given number of cycles, particularly in terms of capacity durability (durability). That is, in contrast to the significant additional loss in the subsequent cycle according to Comparative Example 29, the relative loss of capacity for the first 10 cycles compared to the first cycle is much less in Example 24, and the additional loss There is no.
이론에 제한되지 않고, 가역적 용량의 손실은 천연 가스로 알려진 연료 혼합물에 일반적으로 존재하는 고비점 성분 및 오염물의 축적에 기인하는 것으로 여겨지며, 이는 그 후, 반복적인 가압-감압의 결과로서 연료 저장 흡착제의 구멍에 축적되어 가역적 용량 성능을 손상시킨다. 나아가, 흡착제 분야의 기술자가 쉽게 이해할 수 있는 바와 같이, 보다 작은 크기의 공극이 보다 큰 에너지 또는 흡착 강도를 가질 것으로 여겨진다. 지나치게 작은 공극으로부터 멀리 왜곡된(skewed) 이의 공극 체적을 갖는 흡착제는 고비점 성분의 이러한 축적이 적은 경향이 있을 것이고, 따라서 이의 가역적 용량은 반복적인 재급유에 대하여 더 지속성이 있는 것으로 언급된다. 이 실시예에서 사용된 시험 가스는 북미의 천연 가스에 대한 일반적인 분석과 유사하지만 메탄보다 고비점 성분을 상당히 높은 농도로 갖는 것으로 조성이 다를 수 있다 (the North American Energy Standards Board natural gas specs sheet 참조, www.naesb.org/pdf2/wgq_bps100605w2.pd). 그러므로 가역적 용량의 손실은 천연 가스의 조성에 의존하며, 따라서, 지속성이 더 우수한 흡착제는 지속성이 저조한 흡착제에 비하여 더 신뢰할 수 있는 연료 저장 용량을 가질 것임이 명백하다 (이의 유용한 회수 가능한 저장 용량이 연료 조성에 따라 가변적으로 덜 줄어들거나 영향을 덜 받는다). Without wishing to be bound by theory, it is believed that the loss of reversible capacity is due to the accumulation of high boiling components and contaminants commonly present in the fuel mixture, known as natural gas, which is then used as the fuel storage adsorbent And the reversible capacity performance is impaired. Further, it is believed that pores of smaller size will have greater energy or adsorptive strength, as will be readily appreciated by those skilled in the adsorbent arts. Adsorbents with pore volumes that are skewed away from excessively small pores will tend to have less of this accumulation of high boiling components and thus its reversible capacity is said to be more persistent for repetitive refueling. The test gas used in this example is similar to the general analysis of natural gas in North America, but may have a composition that is significantly higher than that of methane (see the North American Energy Standards Board natural gas specs sheet, www.naesb.org/pdf2/wgq_bps100605w2.pd). It is therefore evident that the loss of reversible capacity depends on the composition of the natural gas and therefore the more sustainable adsorbent will have a more reliable fuel storage capacity than the less sustainable adsorbent Variably less or less affected depending on the composition).
상기 지속성에 대한 상기 메커니즘을 뒷받침하여, 도 12는 반복 사이클에서의 가역적 용량의 더 큰 손실과 제 1 가압-감압 사이클로부터 측정된 흡착제 모노리스의 더 큰 보유 성능의 상관 관계를 나타낸다. 예를 들어, 처음 10 사이클에 대한 가역적 용량의 6% 미만의 손실은 12g g/L-모노리스 미만의 제 1 사이클 보유력과 관련된다. 실시예 24는, 17 g/L-모노리스의 제 1 사이클 보유력을 갖는 실시예 29에 의한 사이클 10 내지 20의 명백한 저조한 지속성과 비교하여, 10 내지 20 사이클에 대하여 지속성 있는 가역적 용량을 가지며, 약 10g/L-모노리스의 이의 제 1 사이클에 대한 천연 가스 보유력을 갖는다. In support of this mechanism for persistence, FIG. 12 shows the correlation between the greater loss of reversible capacity in the repeat cycle and the greater retention performance of the adsorbent monolith measured from the first pressurization-decompression cycle. For example, a loss of less than 6% of the reversible capacity for the first 10 cycles is associated with a first cycle retention of less than 12 g / L-monolith. Example 24 has a sustained reversible capacity for 10-20 cycles as compared to the apparently poor persistence of Cycles 10-20 according to Example 29 having a first cycle retention of 17 g / L-monolith, with about 10 g / L-monolith has natural gas retention for its first cycle.
가역적 용량에서 양호한 지속성을 얻기 위해, 제 1 사이클의 낮은 보유력을 갖는 실시예에 의해 구체화되는 바와 같이, 도 13은 9Å 크기보다 작은 공극에서 더 적은 체적이 바람직함을 보여준다. 예를 들어, 12 g/L-모노리스 미만의 제 1사이클 보유력은 100 cc/L-모노리스 미만의 9Å 크기보다 작은 공극 체적과 관련이 있다. 표 6과 도 15에 도시된 바와 같이, 지속성을 이해의 이점없이, 9-12Å 크기/직경 및 9Å 미만의 크기/직경에 초점을 맞추면 < 9Å 크기의 공극에서 더 적은 미세 공극의 체적으로부터 교시와 상반되며, 따라서 가역적 용량이 낮아지는데, 이는 9Å 크기 공극에서 낮은 체적을 갖는 샘플이 9-12Å 크기의 공극 체적이 작기 때문이다. 실제, 증가된 가역적 용량에 대한 본 개시사항의 더 큰 9-27Å 크기의 공극 체적에 대한 초점은 우수한 지속성에 대한 충분한 지침을 제공하지 못한다. 예를 들어, 도 16에 도시된 바와 같이, < 9Å 크기의 공극 체적의 범위를 갖는 실시예에 대해 유사한 200-277 cc/L 9-27Å 크기의 공극 체적이 존재하고, 일부는 실질적으로보다 크고, 다른 것은 크기가 < 9Å인 공극이 100 cc/L로, 실질적으로 더 적다.To obtain good continuity in reversible capacity, As embodied by embodiments having low retention in the first cycle, Figure 13 shows that less volume is desired in pores smaller than 9 angstroms in size. For example, a first cycle retention of less than 12 g / L-monolith is associated with a pore volume less than the size of 9 A less than 100 cc / L-monolith. Focusing on a 9-12 A size / diameter and a size / diameter less than 9 A, without the benefit of understanding sustainability, as shown in Table 6 and Figure 15, leads to less volume of micropore at <9 A pore size, And thus the reversible capacity is lowered because the sample having a lower volume in a pore of 9 A is smaller in pore volume of 9-12 ANGSTROM. In fact, the focus on the larger 9-27 ANGSTROM pore volume of the present disclosure for the increased reversible capacity does not provide sufficient guidance for good persistence. For example, as shown in FIG. 16, there is a similar pore volume of 200-277 cc / L 9-27A in size for an embodiment having a pore volume range of <9A, and some are substantially larger , The other is substantially less, with a pore size of < 9A, of 100 cc / L.
크기가 27Å보다 크거나, 또는 심지어 크기가 50Å보다 큰 공극은, 응축된 흡착된 상에 의한 상당한 저장 용량에서 너무 클 수 있지만, 모노리스 내의 성분 흡착제 입자의 내부에 있는 가스 가압-감압에 대한 체적으로서 여전히 가역적 용량에 중요한 기여를 할 수 있음이 중요함을 언급한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 열 및 화학적 활성화 공정의 화학적 및 물리적 작용에 기인하여, 미세 공극의 체적이 감소하고 (여기서는 9Å 크기보다 작은 공극으로 나타냄), 9-27Å 크기를 벗어나는 중간 공극 범위 (여기서는 27-490Å 크기 범위로 나타냄) 내에서 더 큰 크기의 공극의 증가된 양을 예상하는 것이 일반적으로 보인다. 따라서, 본 개시사항의 일부 구현예의 9Å 보다 작은 크기에서 감소된 공극 체적 내에서 작동시킴으로써, 모노리스 물품은 9-27Å 크기의 공극에서 체적을 최대화함으로써 얻을 수 있는 가역적 용량을 넘어서, 응축된 상을 생성하기에는 너무 큰 것으로 이해되는 공극 내의 내부 압축 가스로부터 개선된 가역적 용량의 이점을 얻을 수 있다. 도 14에서, 9Å 보다 작은 크기의 미세 공극의 체적이 100 cc/L-모노리스 미만인 경우에, 이들 더 큰, 27-490Å 크기의 메조 공극의 체적은 50 cc/L-모노리스보다 크다. A pore size greater than 27 ANGSTROM or even greater than 50 ANGSTROM may be too large in a significant storage capacity due to the condensed adsorbed phase, but it is desirable that the volume for gas pressure-decompression inside the component adsorbent particles within the monolith It is still important to be able to make significant contributions to reversible capacity. As shown in Figure 14, due to the chemical and physical action of the thermal and chemical activation processes, the volume of the microvoids decreases (here represented by pores smaller than 9 angstroms), to a median pore range (Here represented by a range of 27-490 angstroms), it is common to expect an increased amount of pores of larger size. Thus, by operating within a reduced pore volume at a size of less than 9 A of some embodiments of the present disclosure, the monolith article produces a condensed phase beyond the reversible capacity that can be achieved by maximizing the volume at a pore size of 9-27 ANGSTROM An advantage of the improved reversible capacity from the internal compressed gas in the pores, which is understood to be too large to be obtained, can be obtained. 14, when the volume of microvoids smaller than 9 angstroms is less than 100 cc / L-monolith, these larger mesopore volumes of 27-490 angstroms are larger than 50 cc / L-monolith.
전체적으로, 약 9-27Å 크기의 공극에서 증대된 공극 체적에 의해 제공되는 천연 가스에 대한 높은 가역적 용량의 필요성, 반복적인 가압 사이클의 경우에 지속성 있는 가역적 용량의 필요성, 및 압축된 가스 저장 공극의 이점을 고려하며, 본 개시사항의 흡착제 모노리스 제품의 공극 체적 분포는: 약 9Å 크기보다 작은 공극에서 약 100 cc/LM 체적 미만, 약 9-27Å 크기의 공극에서 200 cc/L-M 체적 초과, 약 27-490Å 크기의 공극에서 약 50 cc/L-M 체적 초과, 또는 이의 조합 중 적어도 하나를 포함한다. 나아가, 약 9-27Å 및 약 27-490Å 모두의 공극 체적을 최대화함으로써, 흡착제 모노리스의 질량은 물품에 대한 분말의 소정의 고밀도의 충전물에 대해 최소화되며, 이에 따라 경량 연료 저장 매체의 연료 경제적 이점이 제공된다.Overall, the need for a high reversible capacity for natural gas provided by increased pore volume in a pore of about 9-27 A pore size, the need for a persistent reversible capacity in the case of repetitive press cycles, and the advantages of compressed gas storage pores And the pore volume distribution of the adsorbent monolith product of the present disclosure is less than about 100 cc / LM in pores less than about 9 angstroms, greater than 200 cc / LM in pores of about 9-27 angstroms, about 27- About 50 cc / LM volume in a 490 A wide pore, or a combination thereof. Further, by maximizing the pore volume of both about 9-27A and about 27-490A, the mass of the adsorbent monolith is minimized for a given high density packing of the powder for the article, and thus the fuel economy advantage of lightweight fuel storage media / RTI >
특정한 구현예:Specific implementations:
일 측면에 따르면, 본 개시사항은 가스를 저장하는 방법을 제공한다. 상기 방법은: 가스를 ≤ 40 lbs/GGE의 작업 중력 용량 및/또는 ≤ 35 L/GGE의 체적 용량을 갖는 적어도 하나의 다공성 가스 흡착제 모노리스와 접촉시키는 단계를 포함한다. According to one aspect, the present disclosure provides a method of storing gas. The method comprises: contacting the gas with at least one porous gas adsorbent monolith having a working gravity capacity of? 40 lbs / GGE and / or a volume capacity of? 35 L / GGE.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 다공성 가스 흡착제 모노리스는 약 9Å 크기보다 작은 공극에서 < 약 100 cc/L-M 체적; 약 9-27Å 크기의 공극에서 > 약 200 cc/L-M 체적; 약 27-490Å 크기의 공극에서 > 약 50 cc/L-M 체적; 적어도 0.4 g/cc의 파트 밀도; 또는 ≥ 0.5 cc/g인 약 9Å 내지 약 27Å 범위의 크기를 갖는 공극에 대한 공극 체적; 또는 이의 조합 중 적어도 하나를 갖는다. In any of the aspects or embodiments described herein, the porous gas adsorbent monolith has a volume of about 100 cc / L-M at a pore size of less than about 9 angstroms; ≫ about 200 cc / L-M volume at about 9-27 A pore size; ≫ about 50 cc / L-M volume in pores of about 27-490 ANGSTROM; A part density of at least 0.4 g / cc; Or < RTI ID = 0.0 ># < / RTI > cc / g; Or a combination thereof.
본원에서 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 작업 중량 용량은 ≤ 40 lbs/GGE이다.In any aspect or embodiment described herein, the working weight capacity is? 40 lbs / GGE.
본원에서 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 체적 용량은 30 L/GGE 이하이다. In any aspect or embodiment described herein, the volume capacity is 30 L / GGE or less.
본원에서 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 다공성 가스 흡착제 모노리스는 본원에 기재된 바와 같이, 가스 흡착 물질 및 비-수성 바인더를 포함한다.In any aspect or embodiment described herein, the porous gas adsorbent monolith comprises a gas adsorbing material and a non-aqueous binder, as described herein.
본원에서 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 비-수성 바인더는 플루오로 중합체, 폴리아미드, 폴리이미드, 피브릴화 셀룰로오스, 고-성능 플라스틱, 플루오로 중합체와의 공중합체, 폴리아미드와의 공중합체, 폴리이미드와의 공중합체, 고성능-플라스틱과의 공중합체, 또는 이의 조합 중 적어도 하나이다.In any aspect or embodiment described herein, the non-aqueous binder is selected from the group consisting of fluoropolymers, polyamides, polyimides, fibrillated celluloses, high-performance plastics, copolymers with fluoropolymers, A copolymer with polyimide, a copolymer with high performance plastic, or a combination thereof.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 플루오로 중합체는 폴리(비닐리덴 디플루오라이드), 폴리테트라플루오로에틸렌 또는 이의 조합 중 적어도 하나이다.In any aspect or embodiment described herein, the fluoropolymer is at least one of poly (vinylidene difluoride), polytetrafluoroethylene, or a combination thereof.
본원에서 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 폴리아미드는 나일론-6,6', 나일론-6 또는 이의 조합 중 적어도 하나이다.In any aspect or embodiment described herein, the polyamide is at least one of nylon-6,6 ', nylon-6, or a combination thereof.
본원에 기재된 임의의 측면 또는 구현예에서, 고성능-플라스틱은 폴리페닐렌 술파이드, 폴리케톤 또는 폴리술폰 중 적어도 하나이다.In any aspect or embodiment described herein, the high performance plastic is at least one of polyphenylene sulfide, polyketone, or polysulfone.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 비-수성 바인더는 10 wt% 이하의 양으로 존재하거나; 가스 흡착 물질은 적어도 90 wt%의 양으로 존재하거나; 비-수성 바인더는 바인더의 약 50 wt% 내지 약 70 wt%의 분산물이거나; 또는 이의 조합 중 적어도 하나이다.In any aspect or embodiment described herein, the non-aqueous binder is present in an amount of up to 10 wt%; The gas adsorbent material is present in an amount of at least 90 wt%; The non-aqueous binder is a dispersion of from about 50 wt% to about 70 wt% of the binder; Or a combination thereof.
본원에 기술하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 비-수성 바인더는 약 2.5 wt% 내지 약 7 wt%의 양으로 존재하거나; 가스 흡착 물질이 적어도 약 93 wt%의 양으로 존재하거나; 비-수성 바인더는 바인더 약 55 wt% 내지 약 65 wt%의 분산물이거나; 또는 이의 조합 중 적어도 하나이다. In any aspect or embodiment described herein, the non-aqueous binder is present in an amount from about 2.5 wt% to about 7 wt%; The gas adsorbent material is present in an amount of at least about 93 wt%; The non-aqueous binder is a dispersion of from about 55 wt% to about 65 wt% binder; Or a combination thereof.
본원에서 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 가스 흡착 물질은 활성탄, 제올라이트, 실리카, 금속 유기 골격, 공유 결합 유기 골격 또는 이의 조합 중 적어도 하나이다.In any aspect or embodiment described herein, the gas adsorbing material is at least one of activated carbon, zeolite, silica, a metal organic framework, a covalent organic framework, or a combination thereof.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 활성탄은 목재, 피트 모스, 코코넛 껍질, 석탄, 호두 껍질, 합성 중합체 및/또는 천연 중합체로부터 유래된다.In any of the aspects or embodiments described herein, the activated carbon is derived from wood, peat moss, coconut shells, coal, walnut shells, synthetic polymers, and / or natural polymers.
본원에서 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 활성탄은 열적으로 활성화되거나, 화학적으로 활성화되거나, 또는 이의 조합이다.In any aspect or embodiment described herein, the activated carbon is thermally activated, chemically activated, or a combination thereof.
다른 측면에 따르면, 본 개시사항은 다공성 가스 흡착제 모노리스를 제공한다. 다공성 가스 흡착제 모노리스는 가스 흡착 물질을 포함하며, 다공성 가스 흡착제 모노리스는 ≤ 40 lbs/GGE의 작업 중력 용량 및/또는 ≤ 35 L/GGE의 체적 용량을 갖는다.According to another aspect, the present disclosure provides a porous gas adsorbent monolith. The porous gas sorbent monolith comprises a gas adsorbent material and the porous gas sorbent monolith has a working gravity capacity of? 40 lbs / GGE and / or a volume capacity of? 35 L / GGE.
본원에서 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 가스 흡착제 모노리스는 본원에 기재된 바와 같은 비-수성 바인더를 추가로 포함한다.In any aspect or embodiment described herein, the gas sorbent monolith further comprises a non-aqueous binder as described herein.
본원에서 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 비-수성 바인더는 플루오로 중합체, 폴리아미드, 폴리이미드, 피브릴화 셀룰로오스, 고-성능 플라스틱, 플루오로 중합체와의 공중합체, 폴리아미드와의 공중합체, 폴리이미드와의 공중합체, 고-성능 플라스틱과의 공중합체 또는 이의 조합 중 적어도 하나이다.In any aspect or embodiment described herein, the non-aqueous binder is selected from the group consisting of fluoropolymers, polyamides, polyimides, fibrillated celluloses, high-performance plastics, copolymers with fluoropolymers, A copolymer with polyimide, a copolymer with high-performance plastics, or a combination thereof.
본원에서 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 플루오로 중합체는 폴리(비닐리덴 디플루오라이드) 및 폴리테트라플루오로에틸렌으로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 플루오로 중합체이다.In any aspect or embodiment described herein, the fluoropolymer is at least one fluoropolymer selected from the group consisting of poly (vinylidene difluoride) and polytetrafluoroethylene.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 폴리아미드는 나일론-6,6' 및 나일론-6으로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 폴리아미드이다.In any of the aspects or embodiments described herein, the polyamide is at least one polyamide selected from the group consisting of nylon-6,6 'and nylon-6.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 비-수성 바인더는 10 wt% 이하의 양으로 존재한다.In any aspect or embodiment described herein, the non-aqueous binder is present in an amount up to 10 wt%.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 가스 흡착 물질은 적어도 90 wt%의 양으로 존재한다.In any aspect or embodiment described herein, the gas adsorbing material is present in an amount of at least 90 wt%.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 가스 흡착 물질은 활성탄, 제올라이트, 실리카, 금속 유기 골격, 공유 결합 유기 골격 또는 이의 조합 중 적어도 하나이다.In any aspect or embodiment described herein, the gas adsorbing material is at least one of activated carbon, zeolite, silica, a metal organic framework, a covalent organic framework, or a combination thereof.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 활성탄은 목재, 피트 모스, 코코넛 껍질, 석탄, 호두 껍질, 합성 중합체 및/또는 천연 중합체로부터 유래된다.In any of the aspects or embodiments described herein, the activated carbon is derived from wood, peat moss, coconut shells, coal, walnut shells, synthetic polymers, and / or natural polymers.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 활성탄은 열적으로 활성화되거나, 화학적으로 활성화되거나, 또는 이의 조합이다.In any aspect or embodiment described herein, the activated carbon is thermally activated, chemically activated, or a combination thereof.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 모노리스는 다음 중 적어도 하나를 갖는다: ≥ 0.4 g/cc의 파트 밀도; 작업 중력 용량은 ≤ 30 lbs/GGE이거나; 체적 용량은 30 L/GGE 미만이거나; 가스 흡착 물질은 적어도 93 wt%의 양으로 존재하거나; 비-수성 바인더는 약 2.5 wt% 내지 약 7 wt%의 양으로 존재하거나; 비-수성 바인더는 바인더의 약 50 wt% 내지 약 70 wt%의 분산물이거나; ≥ 0.5cc/g인 약 9Å 내지 약 27Å 범위의 크기를 갖는 공극에 대한 공극 체적; 또는 이의 조합. In any aspect or embodiment described herein, the monolith has at least one of the following: a part density of ≥ 0.4 g / cc; The working gravity capacity is ≤ 30 lbs / GGE; The volume capacity is less than 30 L / GGE; The gas adsorbent material is present in an amount of at least 93 wt%; The non-aqueous binder is present in an amount from about 2.5 wt% to about 7 wt%; The non-aqueous binder is a dispersion of from about 50 wt% to about 70 wt% of the binder; Pore volume for pores having a size in the range of about 9 A to about 27 A of > = 0.5 cc / g; Or a combination thereof.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 파트 밀도는 약 0.4 g/cc 내지 약 0.75 g/cc의 범위이다.In any aspect or embodiment described herein, the part density ranges from about 0.4 g / cc to about 0.75 g / cc.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 파트 밀도는 약 0.4 g/cc 내지 약 0.6 g/cc의 범위이다.In any aspect or embodiment described herein, the part density ranges from about 0.4 g / cc to about 0.6 g / cc.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 작업 중량 용량은 ≤ 28 lbs/GGE이다.In any aspect or embodiment described herein, the working weight capacity is? 28 lbs / GGE.
추가적인 측면에 따르면, 본 개시사항은 다공성 가스 흡착제 모노리스를 제조하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 본원에 기재된 바와 같이 가스 흡착 물질과 비-수성 바인더를 혼합하는 단계; 및 혼합물을 성형 구조물로 압축하거나 또는 혼합물을 형상으로 압출하는 단계를 포함한다. According to a further aspect, the present disclosure provides a method of manufacturing a porous gas adsorbent monolith. The method comprising: mixing a gas adsorbing material and a non-aqueous binder as described herein; And compressing the mixture into a molding structure or extruding the mixture into a shape.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 상기 방법은 압축된 혼합물에 열을 적용하는 단계를 추가로 포함한다.In any aspect or embodiment described herein, the method further comprises applying heat to the compressed mixture.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 모노리스는 다음 중 적어도 하나를 갖는다: 비-수성 바인더는 플루오로 중합체, 폴리아미드, 플루오로 중합체와의 공중합체, 폴리아미드와의 공중합체, 또는 이의 조합 중 적어도 하나이거나; 또는 가스 흡착 물질은 활성탄, 제올라이트, 실리카, 금속 유기 골격 또는 이의 조합 중 적어도 하나이거나; 또는 이의 조합. In any aspect or embodiment described herein, the monolith has at least one of the following: a non-aqueous binder includes a fluoropolymer, a polyamide, a copolymer with a fluoropolymer, a copolymer with a polyamide, Or at least one of the combinations; Or the gas adsorbing material is at least one of activated carbon, zeolite, silica, metal organic framework or a combination thereof; Or a combination thereof.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 모노리스는 다음 중 적어도 하나를 갖는다: ≥ 0.4 g/cc의 파트 밀도; ≤ 40 lbs/GGE의 작업 중력 용량; ≤ 35 L/GGE의 체적 용량; > 0.5 cc/g인 약 9Å 내지 약 27Å 범위의 크기를 갖는 공극에 대한 공극 체적; 가스 흡착 물질은 적어도 90 wt%의 양으로 존재하며; 비-수성 바인더는 10 wt% 이하의 양으로 존재하거나; 또는 이의 조합. In any aspect or embodiment described herein, the monolith has at least one of the following: a part density of ≥ 0.4 g / cc; Working gravity capacity of ≤ 40 lbs / GGE; Volume capacity of ≤ 35 L / GGE; Pore volume for pores having a size in the range of about 9 A to about 27 A of > 0.5 cc / g; The gas adsorbent material is present in an amount of at least 90 wt%; The non-aqueous binder is present in an amount up to 10 wt%; Or a combination thereof.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 모노리스는 다음 중 적어도 하나를 갖는다: 약 9Å 크기보다 작은 공극에서 < 약 100 cc/L-M 체적; 약 9-27Å 크기의 공극에서 > 약 200 cc/L-M 체적; 약 27-490Å 크기의 공극에서 > 약 50 cc/L-M 체적; 약 0.4 g/cc 내지 약 0.75 g/cc 범위의 파트 밀도; 작업 중량 용량은 30 lbs/GGE 미만이거나; 체적 용량은 30 L/GGE 미만이거나; 가스 흡착 물질은 적어도 93 wt%의 양으로 존재하거나; 비-수성 바인더는 약 2.5 wt% 내지 약 7 wt%의 양으로 존재하거나; 비-수성 바인더는 바인더의 약 50 wt% 내지 약 70 wt%의 분산물이거나; 또는 이의 조합. In any aspect or embodiment described herein, the monolith has at least one of: a volume of about 100 cc / L-M at a pore size of less than about 9 angstroms; ≫ about 200 cc / L-M volume at about 9-27 A pore size; ≫ about 50 cc / L-M volume in pores of about 27-490 ANGSTROM; A part density in the range of about 0.4 g / cc to about 0.75 g / cc; The working weight capacity is less than 30 lbs / GGE; The volume capacity is less than 30 L / GGE; The gas adsorbent material is present in an amount of at least 93 wt%; The non-aqueous binder is present in an amount from about 2.5 wt% to about 7 wt%; The non-aqueous binder is a dispersion of from about 50 wt% to about 70 wt% of the binder; Or a combination thereof.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 상기 혼합물을 압축하는 단계는 적어도 1250 psi의 압력을 적용하는 단계를 포함한다.In any aspect or embodiment described herein, compressing the mixture comprises applying a pressure of at least 1250 psi.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 적용된 압력은 1,500 psi 보다 크다.In any aspect or embodiment described herein, the applied pressure is greater than 1,500 psi.
본원에서 기재하는 임의의 측면 또는 실시예에서, 성형 구조물 또는 압출된 형상은 실린더, 계란형 프리즘, 큐브, 타원형 프리즘, 계란형 프리즘 또는 직각형 프리즘이다.In any aspect or embodiment described herein, the forming structure or extruded shape is a cylinder, an egg-shaped prism, a cube, an elliptical prism, an egg-shaped prism, or a rectangular prism.
또 다른 측면에 따르면, 본 개시사항은 가스 저장 시스템을 제공한다. 가스 저장 시스템은 콘테이너; 및 내부에 배치된 다공성 가스 흡착제 모노리스를 포함하며, 상기 모노리스는 가스 흡착 물질을 포함하며, 상기 다공성 가스 흡착제 모노리스는 ≤ 40 lbs/GGE (예, ≤ 28 lbs/GGE)의 작업 중량 용량 및/또는 < 35 L/GGE (예, < 30 L/GGE)의 체적 용량을 갖는다.According to another aspect, the present disclosure provides a gas storage system. The gas storage system comprises a container; And a porous gas adsorbent monolith disposed within the monolith, wherein the monolith comprises a gas adsorbent material, wherein the porous gas adsorbent monolith has a working weight capacity of ≤ 40 lbs / GGE (eg, ≤ 28 lbs / GGE) and / or ≪ 35 L / GGE (e.g., < 30 L / GGE).
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 모노리스는 본원에 기재된 바와 같이 비-수성 바인더를 추가로 포함한다.In any aspect or embodiment described herein, the monolith further comprises a non-aqueous binder as described herein.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 모노리스는 다음 중 적어도 하나를 갖는다: 비-수성 바인더는 플루오로 중합체, 폴리아미드, 플루오로 중합체와의 공중합체, 폴리아미드와의 공중합체, 또는 이의 조합 중 적어도 하나이거나; 또는 상기 가스 흡착 물질은 활성탄, 제올라이트, 실리카, 금속 유기 골격 또는 이의 조합 중 적어도 하나이거나; 또는 이의 조합. In any aspect or embodiment described herein, the monolith has at least one of the following: a non-aqueous binder includes a fluoropolymer, a polyamide, a copolymer with a fluoropolymer, a copolymer with a polyamide, Or at least one of the combinations; Or the gas adsorbing material is at least one of activated carbon, zeolite, silica, metal organic framework or a combination thereof; Or a combination thereof.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 모노리스는 다음 중 적어도 하나를 갖는다: 가스 흡착 물질은 적어도 90 wt%의 양으로 존재하거나; 비-수성 바인더는 10 wt% 이하의 양으로 존재하거나; 비-수성 바인더는 바인더의 약 50 wt% 내지 약 70 wt%의 분산물이거나; 또는 이의 조합. In any aspect or embodiment described herein, the monolith has at least one of the following: the gas adsorbing material is present in an amount of at least 90 wt%; The non-aqueous binder is present in an amount up to 10 wt%; The non-aqueous binder is a dispersion of from about 50 wt% to about 70 wt% of the binder; Or a combination thereof.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 모노리스는 하기 중 적어도 하나를 갖는다: ≥ 0.4 g/cc의 파트 밀도; ≤ 40 lbs/GGE의 작업 중력 용량; < 35 L/GGE의 체적 용량; ≥ 0.5cc/g인 약 9Å 내지 약 27Å 범위의 크기를 갖는 공극에 대한 공극 체적; 가스 흡착 물질은 적어도 93 wt%의 양으로 존재하거나; 비-수성 바인더는 7 wt% 이하의 양으로 존재하거나; 비-수성 바인더는 바인더의 약 55 wt% 내지 약 65 wt%의 분산물이거나; 또는 이의 조합. In any aspect or embodiment described herein, the monolith has at least one of the following: a part density of? 0.4 g / cc; Working gravity capacity of ≤ 40 lbs / GGE; <35 L / GGE volume capacity; Pore volume for pores having a size in the range of about 9 A to about 27 A of > = 0.5 cc / g; The gas adsorbent material is present in an amount of at least 93 wt%; The non-aqueous binder is present in an amount of up to 7 wt%; The non-aqueous binder is a dispersion of from about 55 wt% to about 65 wt% of the binder; Or a combination thereof.
본원에서 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 상기 콘테이너는 적어도 1,000 psi를 견딜 수 있도록 구성된다.In any aspect or embodiment described herein, the container is configured to withstand at least 1,000 psi.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 공극의 약 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% 이상 (이 사이의 모든 값 및 범위를 포함)은 9-27Å의 범위이다.In any aspect or embodiment described herein, it is preferred that at least about 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% Value and range) is in the range of 9-27 ANGSTROM.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 공극의 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% 이상은 (이 사이의 모든 값 및 범위를 포함)은 9-27Å 범위이다.In any aspect or embodiment described herein, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% or more of the voids (including all values and ranges therebetween) are in the range of 9-27A .
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 공극의 60% 초과는 9-27Å 범위이다. In any aspect or embodiment described herein, greater than 60% of the voids are in the range of 9-27A.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 공극의 70% 초과는 9-27Å 범위이다. In any aspect or embodiment described herein, greater than 70% of the voids are in the range of 9-27A.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 공극의 80% 초과는 9-27Å의 범위이다.In any aspect or embodiment described herein, greater than 80% of the pores are in the range of 9-27A.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 공극의 90% 초과는 9-27Å 범위이다. In any aspect or embodiment described herein, greater than 90% of the voids are in the range of 9-27A.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 공극의 95% 초과는 9-27Å 범위이다.In any aspect or embodiment described herein, greater than 95% of the pores are in the range of 9-27A.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 공극의 약 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% 이상 (사이의 모든 값 및 범위를 포함)은 12-27Å 범위이다.In any aspect or embodiment described herein, any value between about 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% And ranges are in the range of 12-27A.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 공극의 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% 이상 (사이의 모든 값 및 범위를 포함)은 12-27Å 범위이다.In any aspect or embodiment described herein, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% or more of the voids (including all values and ranges between) are in the range of 12-27A.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 공극의 30% 초과는 12-27Å의 범위이다.In any aspect or embodiment described herein, greater than 30% of the voids are in the range of 12-27 ANGSTROM.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 공극의 40% 초과는 12-27Å의 범위이다.In any aspect or embodiment described herein, greater than 40% of the voids are in the range of 12-27A.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 공극의 50% 초과는 12-27Å의 범위이다.In any aspect or embodiment described herein, greater than 50% of the pores are in the range of 12-27A.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 공극의 60% 초과는 12-27Å의 범위이다.In any aspect or embodiment described herein, greater than 60% of the voids are in the range of 12-27A.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 공극의 70% 초과는 12-27Å 범위이다.In any aspect or embodiment described herein, greater than 70% of the voids are in the range of 12-27A.
본원에 기재하는 임의의 측면 또는 구현예에서, 공극의 80% 초과는 약 12-27Å 범위이다.In any aspect or embodiment described herein, more than 80% of the voids are in the range of about 12-27A.
본원에 기재된 임의의 측면 또는 구현예에서, 본 개시사항의 모노리스는: 약 9Å 크기보다 작은 공극에서 < 약 100 cc/L-M 체적; 약 9-27Å 크기의 공극에서 > 약 200 cc/L-M 체적; 약 27-490Å 크기의 공극에서 > 약 50 cc/L-M 체적; 또는 이의 조합 중 적어도 하나를 갖는다. In any aspect or embodiment described herein, the monolith of the present disclosure has: a volume of about 100 cc / L-M at a pore size of less than about 9 angstroms; ≫ about 200 cc / L-M volume at about 9-27 A pore size; ≫ about 50 cc / L-M volume in pores of about 27-490 ANGSTROM; Or a combination thereof.
본 개시사항의 바람직한 구현예가 본원에 도시되고 기재되었지만, 이러한 구현예는 단지 예로서 제공되는 것으로 이해될 것이다. 다수의 변형, 변경 및 대체가 본 개시사항의 사상을 벗어나지 않고 이 기술분야의 기술자에게 발생할 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위는 본 발명의 사상 및 범위 내의 모든 변형을 포함하는 것으로 의도된다. 나아가, 시스템은 시스템을 충전 및/또는 방전하기 위한 적어도 하나의 디바이스 또는 시스템을 충전 및/또는 방전하기 위한 복수의 디바이스를 포함할 수 있다.While preferred embodiments of the present disclosure have been shown and described herein, it will be understood that such embodiments are provided by way of example only. Numerous variations, changes and substitutions will occur to those skilled in the art without departing from the spirit of the present disclosure. Accordingly, the appended claims are intended to cover all modifications within the spirit and scope of the present invention. Further, the system may include a plurality of devices for charging and / or discharging at least one device or system for charging and / or discharging the system.
본 출원 전반에 걸쳐서 인용된 모든 참조문헌, 특허, 계류중인 특허출원 및 공개 특허의 내용은 본 명세서에서 참조로 명시적으로 포함된다.The contents of all references, patents, pending patent applications and published patents cited throughout this application are expressly incorporated herein by reference.
이 기술분야의 기술자는 단지 일상적인 실험을 사용하여 본원에 기재된 본 개시사항의 특정한 구현예에 대한 많은 등가물을 인식하거나, 확인할 수 있을 것이다. 이러한 등가물은 다음의 청구범위에 의해 포함되는 것으로 의도된다. 본원에 기재된 상세한 실시예 및 구현예는 단지 예시적인 목적을 위해 예로서 주어진 것이며, 결코 본 발명을 한정하려는 것으로 간주되지 않음이 이해된다. 이러한 관점에서 다양한 수정 및 변경이 이 기술분야의 기술자에게 제시될 것이고, 본 출원의 사상과 취지 내에 포함되며, 첨부된 청구범위의 범위 내인 것으로 간주된다. 예를 들어, 성분의 상대량은 원하는 효과를 최적화하기 위하여 변경될 수 있으며, 추가 성분이 첨가되고/되거나, 유사한 성분이 기재된 하나 이상의 성분에 대하여 대체될 수 있다. 본 개시사항의 시스템, 방법 및 공정과 관련된 추가적인 이로운 특징 및 기능은 첨부된 청구범위로부터 명확해질 것이다. 더욱이, 이 기술분야의 기술자는 단지 일상적인 실험을 사용하여 본 개시사항의 특정한 구현예에 대한 많은 등가물을 인식하거나, 또는 확인할 수 있을 것이다. 이러한 등가물은 다음의 청구범위에 의해 포함되는 것으로 의도된다. Those skilled in the art will recognize, or be able to ascertain using no more than routine experimentation, many equivalents to the specific embodiments of the disclosure described herein. Such equivalents are intended to be encompassed by the following claims. It is understood that the detailed embodiments and implementations described herein are given by way of example only for exemplary purposes and are not to be construed as limiting the invention in any way. Various modifications and variations in this regard will be apparent to those skilled in the art and are included within the spirit and scope of the present application and are considered within the scope of the appended claims. For example, the relative amounts of the components may be varied to optimize the desired effect, and additional components may be added and / or similar components may be substituted for the described one or more components. Additional advantageous features and functionality associated with the systems, methods and processes of the present disclosure will become apparent from the appended claims. Moreover, those skilled in the art will recognize, or be able to ascertain using no more than routine experimentation, many equivalents to the specific embodiments of the disclosure. Such equivalents are intended to be encompassed by the following claims.
Claims (41)
상기 다공성 가스 흡착제 모노리스는:
약 9Å 크기보다 작은 공극에서 < 약 100 cc/L-M 체적;
약 9-27Å 크기의 공극에서 > 약 200 cc/L-M 체적;
약 27-490Å 크기의 공극에서 > 약 50 cc/L-M 체적;
적어도 0.4 g/cc의 파트 밀도; 또는
이의 조합 중 적어도 하나를 갖는, 가스를 저장하는 방법.The method according to claim 1,
Said porous gas adsorbent monolith comprising:
≪ about 100 cc / LM volume in pores smaller than about 9 ANGSTROM size;
≫ about 200 cc / LM volume at about 9-27 A pore size;
≫ about 50 cc / LM volume at a pore size of about 27-490 ANGSTROM;
A part density of at least 0.4 g / cc; or
And combinations thereof.
상기 작업 중량 용량은 ≤ 40 lbs/GGE인, 가스를 저장하는 방법.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the working weight capacity is? 40 lbs / GGE.
상기 체적 용량이 30 L/GGE 이하인, 가스를 저장하는 방법.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the volume capacity is 30 L / GGE or less.
상기 다공성 가스 흡착제 모노리스는 가스 흡착 물질 및 비-수성 바인더를 포함하는, 가스를 저장하는 방법. 5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the porous gas adsorbent monolith comprises a gas adsorbing material and a non-aqueous binder.
상기 비-수성 바인더는 플루오로 중합체, 폴리아미드, 폴리이미드, 피브릴화 셀룰로오스, 고-성능 플라스틱, 플루오로 중합체와의 공중합체, 폴리아미드와의 공중합체, 폴리이미드와의 공중합체, 고-성능 플라스틱과의 공중합체 또는 이의 조합 중 적어도 하나인, 가스를 저장하는 방법. 6. The method of claim 5,
The non-aqueous binder may be selected from the group consisting of a fluoropolymer, a polyamide, a polyimide, a fibrillated cellulose, a high-performance plastic, a copolymer with a fluoropolymer, a copolymer with a polyamide, a copolymer with a polyimide, ≪ / RTI > performance plastic, or a combination thereof.
상기 플루오로 중합체는 폴리(비닐리덴 디플루오라이드), 폴리테트라플루오로에틸렌, 플루오르화 에틸렌 프로필렌, 퍼플루오로알콕시 알칸 또는 이의 조합 중 적어도 하나인, 가스를 저장하는 방법. The method according to claim 6,
Wherein the fluoropolymer is at least one of poly (vinylidene difluoride), polytetrafluoroethylene, fluorinated ethylene propylene, perfluoroalkoxyalkane, or a combination thereof.
상기 폴리아미드는 나일론-6,6', 나일론-6, 나일론 6, 12 또는 이의 조합 중 적어도 하나인, 가스를 저장하는 방법.The method according to claim 6,
Wherein the polyamide is at least one of nylon-6,6 ', nylon-6, nylon 6, 12, or a combination thereof.
상기 바인더는 10 wt% 이하의 양으로 존재하거나;
상기 가스 흡착 물질은 적어도 90 wt%의 양으로 존재하거나;
상기 비-수성 바인더는 상기 바인더의 약 50 wt% 내지 약 70 wt%의 분산물이거나; 또는
이의 조합 중 적어도 하나인, 가스를 저장하는 방법.9. The method according to any one of claims 5 to 8,
The binder is present in an amount of up to 10 wt%;
The gas adsorbing material is present in an amount of at least 90 wt%;
The non-aqueous binder is a dispersion of from about 50 wt% to about 70 wt% of the binder; or
And combinations thereof.
상기 비-수성 바인더는 약 2.5 wt% 내지 약 7 wt%의 양으로 존재하거나,
상기 가스 흡착 물질은 적어도 93 wt%의 양으로 존재하거나;
상기 비-수성 바인더는 상기 바인더의 약 55 wt% 내지 약 65 wt%의 분산물이거나; 또는
이의 조합 중 적어도 하나인, 가스를 저장하는 방법.10. The method according to any one of claims 5 to 9,
The non-aqueous binder is present in an amount from about 2.5 wt% to about 7 wt%
The gas adsorbing material is present in an amount of at least 93 wt%;
The non-aqueous binder is a dispersion of from about 55 wt% to about 65 wt% of the binder; or
And combinations thereof.
상기 가스 흡착 물질은 활성탄, 제올라이트, 실리카, 금속 유기 골격, 공유 결합 유기 골격, 또는 이의 조합 중 적어도 하나인, 가스를 저장하는 방법.11. The method according to any one of claims 5 to 10,
Wherein the gas adsorbing material is at least one of activated carbon, zeolite, silica, a metal organic framework, a covalent organic framework, or a combination thereof.
상기 활성탄은 목재, 피트 모스, 코코넛 껍질, 석탄, 호두 껍질, 합성 중합체 및/또는 천연 중합체로부터 유래되는, 가스를 저장하는 방법.12. The method of claim 11,
Wherein the activated carbon is derived from wood, peat moss, coconut shells, coal, walnut shells, synthetic polymers and / or natural polymers.
상기 활성탄은 열적으로 활성화되거나, 화학적으로 활성화되거나, 또는 이의 조합인, 가스를 저장하는 방법.13. The method according to claim 11 or 12,
Wherein the activated carbon is thermally activated, chemically activated, or a combination thereof.
상기 다공성 가스 흡착제 모노리스는 ≤ 40 lbs/GGE의 작업 중력 용량 및/또는 < 35 L/GGE의 체적 용량을 갖는, 다공성 가스 흡착제 모노리스. A porous gas sorbent monolith comprising a gas adsorbent material,
Wherein the porous gas adsorbent monolith has a working gravity capacity of < = 40 lbs / GGE and / or a volume capacity of < 35 L / GGE.
비-수성 바인더를 추가로 포함하는, 다공성 가스 흡착제 모노리스. 15. The method of claim 14,
A porous gas sorbent monolith, further comprising a non-aqueous binder.
상기 비-수성 바인더는 플루오로 중합체, 폴리아미드, 폴리이미드, 피브릴화 셀룰로오스, 고-성능 플라스틱, 플루오로 중합체와의 공중합체, 폴리아미드와의 공중합체, 폴리이미드와의 공중합체, 고-성능 플라스틱과의 공중합체 또는 이의 조합 중 적어도 하나인, 다공성 가스 흡착제 모노리스. 16. The method of claim 15,
The non-aqueous binder may be selected from the group consisting of a fluoropolymer, a polyamide, a polyimide, a fibrillated cellulose, a high-performance plastic, a copolymer with a fluoropolymer, a copolymer with a polyamide, a copolymer with a polyimide, Wherein the porous gas adsorbent monolith is at least one of a copolymer with a performance plastic or a combination thereof.
상기 플루오로 중합체는 폴리(비닐리덴 디플루오라이드), 플루오르화 에틸렌 프로필렌, 퍼플루오로알콕시 알칸, 및 폴리테트라플루오로에틸렌으로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 플루오로 중합체인, 다공성 가스 흡착제 모노리스. 17. The method of claim 16,
Wherein the fluoropolymer is at least one fluoropolymer selected from the group consisting of poly (vinylidene difluoride), fluorinated ethylene propylene, perfluoroalkoxyalkane, and polytetrafluoroethylene.
상기 폴리아미드는 나일론-6,6', 나일론-6, 및 나일론 6, 12로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 폴리아미드인, 다공성 가스 흡착제 모노리스. 17. The method of claim 16,
Wherein said polyamide is at least one polyamide selected from the group consisting of nylon-6,6 ', nylon-6, and nylon 6, 12. 12. A porous gas sorbent monolith,
상기 비-수성 바인더는 10 wt% 이하의 양으로 존재하는, 물품. 19. The method according to any one of claims 15 to 18,
Wherein the non-aqueous binder is present in an amount of up to 10 wt%.
상기 가스 흡착 물질은 적어도 90 wt%의 양으로 존재하는, 다공성 가스 흡착제 모노리스. 20. The method according to any one of claims 14 to 19,
Wherein the gas adsorbent material is present in an amount of at least 90 wt%.
상기 가스 흡착 물질은 활성탄, 제올라이트, 실리카, 금속 유기 골격, 공유 결합 유기 골격, 또는 이의 조합 중 적어도 하나인, 다공성 가스 흡착제 모노리스. 21. The method according to any one of claims 14 to 20,
Wherein the gas adsorbent material is at least one of activated carbon, zeolite, silica, metal organic framework, covalent organic framework, or a combination thereof.
상기 활성탄은 목재, 피트 모스(peat moss), 코코넛 껍질, 석탄, 호두 껍질, 합성 중합체 및/또는 천연 중합체로부터 유래되는, 다공성 가스 흡착제 모노리스. 22. The method of claim 21,
The activated carbon is derived from wood, peat moss, coconut shell, coal, walnut shell, synthetic polymer and / or natural polymer.
상기 활성탄은 열적으로 활성화되거나, 화학적으로 활성화되거나, 또는 이의 조합인, 다공성 가스 흡착제 모노리스. 23. The method of claim 21 or 22,
Wherein the activated carbon is thermally activated, chemically activated, or a combination thereof.
상기 모노리스는;
약 9Å 크기보다 작은 공극에서 < 약 100 cc/L-M 체적;
약 9-27Å 크기의 공극에서 > 약 200 cc/L-M 체적;
약 27-490Å 크기의 공극에서 > 약 50 cc/L-M 체적;
≥ 0.4 g/cc의 파트 밀도;
상기 작업 중량 용량은 ≤ 30 lbs/GGE이거나;
상기 체적 용량은 30 L/GGE 미만이거나;
상기 가스 흡착 물질은 적어도 93 wt%의 양으로 존재하거나;
상기 비-수성 바인더는 약 2.5 wt% 내지 약 7 wt%의 양으로 존재하거나;
상기 비-수성 바인더는 상기 바인더의 약 50 wt% 내지 약 70 wt%의 분산물이거나; 또는
이의 조합 중 적어도 하나인, 다공성 가스 흡착제 모노리스. 25. The method according to any one of claims 14 to 24,
Said monolith comprises:
≪ about 100 cc / LM volume in pores smaller than about 9 ANGSTROM size;
≫ about 200 cc / LM volume at about 9-27 A pore size;
≫ about 50 cc / LM volume at a pore size of about 27-490 ANGSTROM;
Part density of ≥ 0.4 g / cc;
The working weight capacity is? 30 lbs / GGE;
The volume capacity is less than 30 L / GGE;
The gas adsorbing material is present in an amount of at least 93 wt%;
The non-aqueous binder is present in an amount from about 2.5 wt% to about 7 wt%;
The non-aqueous binder is a dispersion of from about 50 wt% to about 70 wt% of the binder; or
Wherein the porous gas adsorbent monolith is at least one of a combination thereof.
상기 파트 밀도는 약 0.4 g/cc 내지 약 0.75 g/cc 범위인, 다공성 가스 흡착제 모노리스. 25. The method of claim 24,
Wherein the part density is in the range of about 0.4 g / cc to about 0.75 g / cc.
상기 파트 밀도는 약 0.4 g/cc 내지 약 0.6 g/cc의 범위인, 다공성 가스 흡착제 모노리스. 26. The method according to any one of claims 14 to 25,
Wherein the part density is in the range of about 0.4 g / cc to about 0.6 g / cc.
상기 작업 중량 용량은 < 28 lbs/GGE인, 모노리스.27. The method according to any one of claims 14 to 26,
Wherein the working weight capacity is < 28 lbs / GGE.
혼합물을 성형 구조물로 압축하거나 또는 혼합물을 형상으로 압출시키는 단계를 포함하는, 다공성 가스 흡착제 모노리스를 제조하는 방법. Mixing the gas-absorbing material and the non-aqueous binder; And
Compressing the mixture into a forming structure, or extruding the mixture into a shape.
압축된 혼합물에 열을 적용하는 단계를 추가로 포함하는, 다공성 가스 흡착제 모노리스를 제조하는 방법. 29. The method of claim 28,
Further comprising applying heat to the compressed mixture. ≪ Desc / Clms Page number 17 >
상기 모노리스는:
상기 비-수성 바인더가 플루오로 중합체, 폴리아미드, 폴리이미드, 피브릴화 셀룰로오스, 고-성능 플라스틱, 플루오로 중합체와의 공중합체, 폴리아미드와의 공중합체, 폴리이미드와의 공중합체, 고-성능 플라스틱과의 공중합체 또는 이의 조합 중 적어도 하나이거나;
상기 가스 흡착 물질이 활성탄, 제올라이트, 실리카, 금속 유기 골격, 공유 결합 유기 골격, 또는 이의 조합 중 적어도 하나이거나; 또는
이의 조합 중 적어도 하나를 갖는, 다공성 가스 흡착제 모노리스를 제조하는 방법. 29. The method of claim 28,
The monolith comprises:
Wherein the non-aqueous binder is selected from the group consisting of a fluoropolymer, a polyamide, a polyimide, a fibrillated cellulose, a high-performance plastic, a copolymer with a fluoropolymer, a copolymer with a polyamide, a copolymer with a polyimide, At least one of a copolymer with a performance plastic or a combination thereof;
Wherein the gas adsorbing material is at least one of activated carbon, zeolite, silica, metal organic skeleton, covalent organic skeleton, or a combination thereof; or
≪ / RTI > wherein the porous gas adsorbent monolith has at least one of a combination thereof.
상기 모노리스는;
약 9Å 크기보다 작은 공극에서 < 약 100 cc/L-M 체적;
약 9-27Å 크기의 공극에서 > 약 200 cc/L-M 체적;
약 27-490Å 크기의 공극에서 > 약 50 cc/L-M 체적;
≥ 0.4 g/cc의 파트 밀도;
≤ 40 lbs/GGE의 작업 중량 용량;
< 35 L/GGE의 체적 용량;
상기 가스 흡착 물질이 적어도 90 wt%의 양으로 존재하거나;
상기 비-수성 바인더가 10 wt% 이하의 양으로 존재하거나; 또는
이의 조합 중 적어도 하나인, 다공성 가스 흡착제 모노리스를 제조하는 방법. 31. The method according to any one of claims 28 to 30,
Said monolith comprises:
≪ about 100 cc / LM volume in pores smaller than about 9 ANGSTROM size;
≫ about 200 cc / LM volume at about 9-27 A pore size;
≫ about 50 cc / LM volume at a pore size of about 27-490 ANGSTROM;
Part density of ≥ 0.4 g / cc;
Working weight capacity of ≤ 40 lbs / GGE;
<35 L / GGE volume capacity;
The gas adsorbent material is present in an amount of at least 90 wt%;
The non-aqueous binder is present in an amount of up to 10 wt%; or
Wherein the porous gas adsorbent monolith is at least one of a combination thereof.
상기 모노리스는:
약 0.4 g/cc 내지 약 0.75 g/cc 범위의 상기 파트 밀도;
상기 작업 중량 용량이 30 lbs/GGE 미만이거나;
상기 체적 용량이 30 L/GGE 미만이거나;
상기 가스 흡착 물질이 적어도 93 wt%의 양으로 존재하거나;
상기 비-수성 바인더가 약 2.5 wt% 내지 약 7 wt%의 양으로 존재하거나;
상기 비-수성 바인더가 상기 바인더의 약 50 wt% 내지 약 70 wt%의 분산물이거나; 또는 이의 조합 중 적어도 하나를 갖는, 다공성 가스 흡착제 모노리스를 제조하는 방법. 32. The method according to any one of claims 28 to 31,
The monolith comprises:
The part density in the range of about 0.4 g / cc to about 0.75 g / cc;
The working weight capacity is less than 30 lbs / GGE;
The volume capacity is less than 30 L / GGE;
The gas adsorbent material is present in an amount of at least 93 wt%;
The non-aqueous binder is present in an amount from about 2.5 wt% to about 7 wt%;
Wherein the non-aqueous binder is a dispersion of from about 50 wt% to about 70 wt% of the binder; Or a combination thereof. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
상기 혼합물을 압축하는 단계는 적어도 1250 psi의 압력을 적용하는 단계를 포함하는, 다공성 가스 흡착제 모노리스를 제조하는 방법. 33. The method according to any one of claims 28 to 32,
Wherein compressing the mixture comprises applying a pressure of at least 1250 psi. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
상기 적용된 압력은 1500 psi보다 큰, 다공성 가스 흡착제 모노리스를 제조하는 방법. 34. The method of claim 33,
Wherein the applied pressure is greater than 1500 psi.
상기 성형된 구조물 또는 상기 압출된 형상은 실린더, 계란형 프리즘, 큐브, 타원형 프리즘, 계란형 프리즘 또는 직각형 프리즘인, 다공성 가스 흡착제 모노리스를 제조하는 방법. 35. The method according to any one of claims 28 to 34,
Wherein the molded structure or the extruded shape is a cylinder, an egg-shaped prism, a cube, an elliptical prism, an egg-shaped prism, or a rectangular prism.
내부에 배치된 다공성 가스 흡착제 모노리스를 포함하며, 상기 모노리스는 가스 흡착 물질을 포함하며,
상기 다공성 가스 흡착제 모노리스는 ≤ 40 lbs/GGE (예, ≤ 28 lbs/GGE)의 작업 중량 용량 및/또는 < 35 L/GGE (예, 30 L/GGE)의 체적 용량을 갖는, 가스 저장 시스템.Container; And
A porous gas adsorbent monolith disposed within the monolith, the monolith comprising a gas adsorbent material,
The porous gas adsorbent monolith has a working weight capacity of ≤ 40 lbs / GGE (eg, ≤ 28 lbs / GGE) and / or a volume capacity of <35 L / GGE (eg, 30 L / GGE).
상기 모노리스는 비-수성 바인더를 추가로 포함하는, 가스 저장 시스템.37. The method of claim 36,
Wherein the monolith further comprises a non-aqueous binder.
상기 모노리스는:
상기 비-수성 바인더가 플루오로 중합체, 폴리아미드, 폴리이미드, 피브릴화 셀룰로오스, 고-성능 플라스틱, 플루오로 중합체와의 공중합체, 폴리아미드와의 공중합체, 폴리이미드와의 공중합체, 고-성능 플라스틱과의 공중합체 또는 이의 조합 중 적어도 하나이거나;
상기 가스 흡착 물질이 활성탄, 제올라이트, 실리카, 금속 유기 골격, 공유 결합 유기 골격, 또는 이의 조합 중 적어도 하나이거나; 또는
이의 조합 중 적어도 하나를 갖는, 가스 저장 시스템. 39. The method of claim 37,
The monolith comprises:
Wherein the non-aqueous binder is selected from the group consisting of a fluoropolymer, a polyamide, a polyimide, a fibrillated cellulose, a high-performance plastic, a copolymer with a fluoropolymer, a copolymer with a polyamide, a copolymer with a polyimide, At least one of a copolymer with a performance plastic or a combination thereof;
Wherein the gas adsorbing material is at least one of activated carbon, zeolite, silica, metal organic skeleton, covalent organic skeleton, or a combination thereof; or
And combinations thereof.
상기 모노리스는:
상기 가스 흡착 물질이 적어도 90 wt%의 양으로 존재하거나;
상기 비-수성 바인더가 10 wt% 이하의 양으로 존재하거나;
상기 비-수성 바인더가 상기 바인더의 약 50 wt% 내지 약 70 wt%의 분산물이거나; 또는 이의 조합 중 적어도 하나를 갖는, 가스 저장 시스템.39. The method according to any one of claims 36 to 38,
The monolith comprises:
The gas adsorbent material is present in an amount of at least 90 wt%;
The non-aqueous binder is present in an amount of up to 10 wt%;
Wherein the non-aqueous binder is a dispersion of from about 50 wt% to about 70 wt% of the binder; Or a combination thereof.
상기 모노리스는:
약 9Å 크기보다 작은 공극에서 < 약 100 cc/L-M 체적;
약 9-27Å 크기의 공극에서 > 약 200 cc/L-M 체적;
약 27-490Å 크기의 공극에서 > 약 50 cc/L-M 체적;
≥ 0.4 g/cc의 파트 밀도;
≤ 40 lbs/GGE의 작업 중력 용량;
< 35 L/GGE의 체적 용량;
상기 가스 흡착 물질이 적어도 93 wt%의 양으로 존재하거나;
상기 비-수성 바인더가 7 wt% 이하의 양으로 존재하거나;
상기 비-수성 바인더가 상기 바인더의 약 55 wt% 내지 약 65 wt%의 분산물이거나; 또는 이의 조합 중 적어도 하나를 갖는, 가스 저장 시스템. 40. The method according to any one of claims 36 to 39,
The monolith comprises:
≪ about 100 cc / LM volume in pores smaller than about 9 ANGSTROM size;
≫ about 200 cc / LM volume at about 9-27 A pore size;
≫ about 50 cc / LM volume at a pore size of about 27-490 ANGSTROM;
Part density of ≥ 0.4 g / cc;
Working gravity capacity of ≤ 40 lbs / GGE;
<35 L / GGE volume capacity;
The gas adsorbent material is present in an amount of at least 93 wt%;
The non-aqueous binder is present in an amount of up to 7 wt%;
Wherein the non-aqueous binder is a dispersion of from about 55 wt% to about 65 wt% of the binder; Or a combination thereof.
상기 콘테이너는 적어도 1,000 psi를 견딜 수 있도록 구성되는, 가스 저장 시스템.
41. The method according to any one of claims 36 to 40,
Wherein the container is configured to withstand at least 1,000 psi.
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